Curs Practic De Java

Curs practic de Java Cristian Fr˘asinaru

Cuprins 1 Introducere ˆın Java 1.1 Ce este Java ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Limbajul de programare Java . . . . . 1.1.2 Platforme de lucru Java . . . . . . . . 1.1.3 Java: un limbaj compilat ¸si interpretat 1.2 Primul program . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Structura lexical˘a a limbajului Java . . . . . . 1.3.1 Setul de caractere . . . . . . . . . . . . 1.3.2 Cuvinte cheie . . . . . . . . . . . . . . 1.3.3 Identificatori . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.4 Literali . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.5 Separatori . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.6 Operatori . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.7 Comentarii . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Tipuri de date ¸si variabile . . . . . . . . . . . 1.4.1 Tipuri de date . . . . . . . . . . . . . . 1.4.2 Variabile . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Controlul execut¸iei . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 Instruct¸iuni de decizie . . . . . . . . . 1.5.2 Instruct¸iuni de salt . . . . . . . . . . . 1.5.3 Instruct¸iuni pentru tratarea except¸iilor 1.5.4 Alte instruct¸iuni . . . . . . . . . . . . 1.6 Vectori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.1 Crearea unui vector . . . . . . . . . . . 1.6.2 Tablouri multidimensionale . . . . . . 1.6.3 Dimensiunea unui vector . . . . . . . . 1.6.4 Copierea vectorilor . . . . . . . . . . . 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 11 11 12 13 14 16 16 16 17 17 19 19 20 21 21 22 24 24 25 26 26 26 26 28 28 29

2

CUPRINS 1.6.5 Sortarea vectorilor - clasa Arrays . . . . . . 1.6.6 Vectori cu dimensiune variabil˘a ¸si eterogeni S¸iruri de caractere . . . . . . . . . . . . . . . . . . Folosirea argumentelor de la linia de comand˘a . . . 1.8.1 Transmiterea argumentelor . . . . . . . . . . 1.8.2 Primirea argumentelor . . . . . . . . . . . . 1.8.3 Argumente numerice . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

29 30 30 31 31 32 34

2 Obiecte ¸si clase 2.1 Ciclul de viat¸˘a al unui obiect . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Crearea obiectelor . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Folosirea obiectelor . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3 Distrugerea obiectelor . . . . . . . . . . . . 2.2 Crearea claselor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Declararea claselor . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Extinderea claselor . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3 Corpul unei clase . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4 Constructorii unei clase . . . . . . . . . . . . 2.2.5 Declararea variabilelor . . . . . . . . . . . . 2.2.6 this ¸si super . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Implementarea metodelor . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Declararea metodelor . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Tipul returnat de o metod˘a . . . . . . . . . 2.3.3 Trimiterea parametrilor c˘atre o metod˘a . . . 2.3.4 Metode cu num˘ar variabil de argumente . . 2.3.5 Supraˆınc˘arcarea ¸si supradefinirea metodelor 2.4 Modificatori de acces . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Membri de instant¸˘a ¸si membri de clas˘a . . . . . . . 2.5.1 Variabile de instant¸˘a ¸si de clas˘a . . . . . . . 2.5.2 Metode de instant¸˘a ¸si de clas˘a . . . . . . . . 2.5.3 Utilitatea membrilor de clas˘a . . . . . . . . 2.5.4 Blocuri statice de init¸ializare . . . . . . . . . 2.6 Clase imbricate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Definirea claselor imbricate . . . . . . . . . . 2.6.2 Clase interne . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 Identificare claselor imbricate . . . . . . . . 2.6.4 Clase anonime . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Clase ¸si metode abstracte . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35 35 35 37 38 39 39 40 41 42 46 49 50 50 52 53 56 57 58 59 59 61 62 63 64 64 66 66 67 67

1.7 1.8

CUPRINS 2.7.1 Declararea unei clase abstracte 2.7.2 Metode abstracte . . . . . . . . 2.8 Clasa Object . . . . . . . . . . . . . . 2.8.1 Orice clas˘a are o superclas˘a . . 2.8.2 Clasa Object . . . . . . . . . . 2.9 Conversii automate ˆıntre tipuri . . . . 2.10 Tipul de date enumerare . . . . . . . .

3 . . . . . . .

3 Except¸ii 3.1 Ce sunt except¸iile ? . . . . . . . . . . . . 3.2 ”Prinderea” ¸si tratarea except¸iilor . . . . 3.3 ”Aruncarea” except¸iilor . . . . . . . . . . 3.4 Avantajele trat˘arii except¸iilor . . . . . . 3.4.1 Separarea codului pentru tratarea 3.4.2 Propagarea erorilor . . . . . . . . 3.4.3 Gruparea erorilor dup˘a tipul lor . 3.5 Ierarhia claselor ce descriu except¸ii . . . 3.6 Except¸ii la execut¸ie . . . . . . . . . . . . 3.7 Crearea propriilor except¸ii . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . erorilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

4 Intr˘ ari ¸si ie¸siri 4.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 Ce sunt fluxurile? . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 Clasificarea fluxurilor . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3 Ierarhia claselor pentru lucrul cu fluxuri . . . . 4.1.4 Metode comune fluxurilor . . . . . . . . . . . . 4.2 Folosirea fluxurilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Fluxuri primitive . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Fluxuri de procesare . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.3 Crearea unui flux . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.4 Fluxuri pentru lucrul cu fi¸siere . . . . . . . . . . 4.2.5 Citirea ¸si scrierea cu buffer . . . . . . . . . . . . 4.2.6 Concatenarea fluxurilor . . . . . . . . . . . . . . 4.2.7 Fluxuri pentru filtrarea datelor . . . . . . . . . 4.2.8 Clasele DataInputStream ¸si DataOutputStream 4.3 Intr˘ari ¸si ie¸siri formatate . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Intr˘ari formatate . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Ie¸siri formatate . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

68 68 71 71 71 74 75

. . . . . . . . . .

77 77 78 82 85 85 87 89 90 91 92

. . . . . . . . . . . . . . . . .

95 95 95 96 97 98 99 99 100 101 103 105 107 108 109 110 110 111

4

CUPRINS 4.4

4.5 4.6

Fluxuri standard de intrare ¸si ie¸sire . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Afisarea informat¸iilor pe ecran . . . . . . . . . . . . 4.4.2 Citirea datelor de la tastatur˘a . . . . . . . . . . . . 4.4.3 Redirectarea fluxurilor standard . . . . . . . . . . . 4.4.4 Analiza lexical˘a pe fluxuri (clasa StreamTokenizer) Clasa RandomAccesFile (fi¸siere cu acces direct) . . . . . . Clasa File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

111 112 112 113 115 117 119

5 Interfet¸e 5.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1 Ce este o interfat¸˘a ? . . . . . . . . . 5.2 Folosirea interfet¸elor . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Definirea unei interfet¸e . . . . . . . . 5.2.2 Implementarea unei interfet¸e . . . . . 5.2.3 Exemplu: implementarea unei stive . 5.3 Interfet¸e ¸si clase abstracte . . . . . . . . . . 5.4 Mo¸stenire multipl˘a prin interfet¸e . . . . . . 5.5 Utilitatea interfet¸elor . . . . . . . . . . . . . 5.5.1 Crearea grupurilor de constante . . . 5.5.2 Transmiterea metodelor ca parametri 5.6 Interfat¸a FilenameFilter . . . . . . . . . . 5.6.1 Folosirea claselor anonime . . . . . . 5.7 Compararea obiectelor . . . . . . . . . . . . 5.7.1 Interfat¸a Comparable . . . . . . . . . 5.7.2 Interfat¸a Comparator . . . . . . . . . 5.8 Adaptori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . .

121 . 121 . 121 . 122 . 122 . 123 . 124 . 129 . 130 . 132 . 132 . 133 . 134 . 137 . 138 . 139 . 141 . 142

6 Organizarea claselor 6.1 Pachete . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.1 Pachetele standard (J2SDK) . . . 6.1.2 Folosirea membrilor unui pachet . 6.1.3 Importul unei clase sau interfet¸e . 6.1.4 Importul la cerere dintr-un pachet 6.1.5 Importul static . . . . . . . . . . 6.1.6 Crearea unui pachet . . . . . . . 6.1.7 Denumirea unui pachet . . . . . . 6.2 Organizarea fi¸sierelor . . . . . . . . . . . 6.2.1 Organizarea fi¸sierelor surs˘a . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

145 145 145 146 147 148 149 150 151 152 152

CUPRINS

6.3

5

6.2.2 Organizarea unit˘a¸tilor de compilare (.class) 6.2.3 Necesitatea organiz˘arii fi¸sierelor . . . . . . . . 6.2.4 Setarea c˘aii de c˘autare (CLASSPATH) . . . . Arhive JAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Folosirea utilitarului jar . . . . . . . . . . . . 6.3.2 Executarea aplicat¸iilor arhivate . . . . . . . .

7 Colect¸ii 7.1 Introducere . . . . . . . . . . 7.2 Interfet¸e ce descriu colect¸ii . . 7.3 Implement˘ari ale colect¸iilor . . 7.4 Folosirea eficient˘a a colect¸iilor 7.5 Algoritmi polimorfici . . . . . 7.6 Tipuri generice . . . . . . . . 7.7 Iteratori ¸si enumer˘ari . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

154 155 156 157 158 159

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

161 . 161 . 162 . 166 . 168 . 170 . 171 . 172

8 Serializarea obiectelor 8.1 Folosirea serializ˘arii . . . . . . . . . . . . . . . 8.1.1 Serializarea tipurilor primitive . . . . . 8.1.2 Serializarea obiectelor . . . . . . . . . . 8.1.3 Clasa ObjectOutputStream . . . . . . 8.1.4 Clasa ObjectInputStream . . . . . . . 8.2 Obiecte serializabile . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.1 Implementarea interfet¸ei Serializable . 8.2.2 Controlul serializ˘arii . . . . . . . . . . 8.3 Personalizarea serializ˘arii obiectelor . . . . . . 8.3.1 Controlul versiunilor claselor . . . . . . 8.3.2 Securizarea datelor . . . . . . . . . . . 8.3.3 Implementarea interfet¸ei Externalizable 8.4 Clonarea obiectelor . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

199 . 199 . 200 . 202 . 204 . 206 . 207

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

9 Interfat¸a grafic˘ a cu utilizatorul 9.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Modelul AWT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2.1 Componentele AWT . . . . . . . . . . 9.2.2 Suprafet¸e de afi¸sare (Clasa Container) 9.3 Gestionarea pozit¸ion˘arii . . . . . . . . . . . . 9.3.1 Folosirea gestionarilor de pozit¸ionare .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

177 177 179 180 180 181 183 183 184 187 188 193 194 196

6

CUPRINS

9.4

9.5

9.6

9.7

9.3.2 Gestionarul FlowLayout . . . . . . . . . . . 9.3.3 Gestionarul BorderLayout . . . . . . . . . . 9.3.4 Gestionarul GridLayout . . . . . . . . . . . 9.3.5 Gestionarul CardLayout . . . . . . . . . . . 9.3.6 Gestionarul GridBagLayout . . . . . . . . . 9.3.7 Gruparea componentelor (Clasa Panel) . . . Tratarea evenimentelor . . . . . . . . . . . . . . . . 9.4.1 Exemplu de tratare a evenimentelor . . . . . 9.4.2 Tipuri de evenimente . . . . . . . . . . . . . 9.4.3 Folosirea adaptorilor ¸si a claselor anonime . Folosirea ferestrelor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5.1 Clasa Window . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5.2 Clasa Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5.3 Clasa Dialog . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.5.4 Clasa FileDialog . . . . . . . . . . . . . . . Folosirea meniurilor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6.1 Ierarhia claselor ce descriu meniuri . . . . . 9.6.2 Tratarea evenimentelor generate de meniuri 9.6.3 Meniuri de context (popup) . . . . . . . . . 9.6.4 Acceleratori (Clasa MenuShortcut) . . . . . Folosirea componentelor AWT . . . . . . . . . . . . 9.7.1 Clasa Label . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.2 Clasa Button . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.3 Clasa Checkbox . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.4 Clasa CheckboxGroup . . . . . . . . . . . . 9.7.5 Clasa Choice . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.6 Clasa List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.7 Clasa ScrollBar . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.8 Clasa ScrollPane . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.9 Clasa TextField . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7.10 Clasa TextArea . . . . . . . . . . . . . . . .

10 Desenarea 10.1 Conceptul de desenare . . . . . . . . . . . . 10.1.1 Metoda paint . . . . . . . . . . . . . 10.1.2 Suprafet¸e de desenare - clasa Canvas 10.2 Contextul grafic de desenare . . . . . . . . . 10.2.1 Propriet˘a¸tile contextului grafic . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

209 210 211 212 214 218 219 221 224 227 232 232 233 236 239 242 243 246 247 250 250 251 252 253 255 257 259 261 262 263 265

. . . . .

269 . 269 . 270 . 271 . 274 . 275

CUPRINS

10.3

10.4 10.5

10.6

10.2.2 Primitive grafice . . . . . . . . . . Folosirea fonturilor . . . . . . . . . . . . . 10.3.1 Clasa Font . . . . . . . . . . . . . . 10.3.2 Clasa FontMetrics . . . . . . . . . . Folosirea culorilor . . . . . . . . . . . . . . Folosirea imaginilor . . . . . . . . . . . . . 10.5.1 Afi¸sarea imaginilor . . . . . . . . . 10.5.2 Monitorizarea ˆınc˘arc˘arii imaginilor 10.5.3 Mecanismul de ”double-buffering” . 10.5.4 Salvarea desenelor ˆın format JPEG 10.5.5 Crearea imaginilor ˆın memorie . . Tip˘arirea . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 Swing 11.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1 JFC . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2 Swing API . . . . . . . . . . . . . . 11.1.3 Asem˘an˘ari ¸si deosebiri cu AWT . . 11.2 Folosirea ferestrelor . . . . . . . . . . . . . 11.2.1 Ferestre interne . . . . . . . . . . . 11.3 Clasa JComponent . . . . . . . . . . . . . 11.4 Arhitectura modelului Swing . . . . . . . . 11.5 Folosirea modelelor . . . . . . . . . . . . . 11.5.1 Tratarea evenimentelor . . . . . . . 11.6 Folosirea componentelor . . . . . . . . . . 11.6.1 Componente atomice . . . . . . . . 11.6.2 Componente pentru editare de text 11.6.3 Componente pentru selectarea unor 11.6.4 Tabele . . . . . . . . . . . . . . . . 11.6.5 Arbori . . . . . . . . . . . . . . . . 11.6.6 Containere . . . . . . . . . . . . . . 11.6.7 Dialoguri . . . . . . . . . . . . . . 11.7 Desenarea . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.7.1 Metode specifice . . . . . . . . . . 11.7.2 Considerat¸ii generale . . . . . . . . 11.8 Look and Feel . . . . . . . . . . . . . . . .

7 . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . .

275 276 277 279 282 286 287 289 291 291 292 293

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

299 299 299 300 301 304 305 307 310 310 314 316 316 316 319 324 329 332 335 336 336 338 340

8

CUPRINS

12 Fire de execut¸ie 12.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2 Crearea unui fir de execut¸ie . . . . . . . . 12.2.1 Extinderea clasei Thread . . . . . . 12.2.2 Implementarea interfet¸ei Runnable 12.3 Ciclul de viat¸˘a al unui fir de execut¸ie . . . 12.3.1 Terminarea unui fir de execut¸ie . . 12.3.2 Fire de execut¸ie de tip ”daemon” . 12.3.3 Stabilirea priorit˘a¸tilor de execut¸ie . 12.3.4 Sincronizarea firelor de execut¸ie . . 12.3.5 Scenariul produc˘ator / consumator 12.3.6 Monitoare . . . . . . . . . . . . . . 12.3.7 Semafoare . . . . . . . . . . . . . . 12.3.8 Probleme legate de sincronizare . . 12.4 Gruparea firelor de execut¸ie . . . . . . . . 12.5 Comunicarea prin fluxuri de tip ”pipe” . . 12.6 Clasele Timer ¸si TimerTask . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

13 Programare ˆın ret¸ea 13.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 Lucrul cu URL-uri . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Socket-uri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 Comunicarea prin conexiuni . . . . . . . . . 13.5 Comunicarea prin datagrame . . . . . . . . . 13.6 Trimiterea de mesaje c˘atre mai mult¸i client¸i 14 Appleturi 14.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 Crearea unui applet simplu . . . . . . . 14.3 Ciclul de viat¸˘a al unui applet . . . . . 14.4 Interfat¸a grafic˘a cu utilizatorul . . . . . 14.5 Definirea ¸si folosirea parametrilor . . . 14.6 Tag-ul APPLET . . . . . . . . . . . . 14.7 Folosirea firelor de execut¸ie ˆın appleturi 14.8 Alte metode oferite de clasa Applet . . 14.9 Arhivarea appleturilor . . . . . . . . . 14.10Restrict¸ii de securitate . . . . . . . . . 14.11Appleturi care sunt ¸si aplicat¸ii . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

343 . 343 . 344 . 345 . 347 . 352 . 355 . 357 . 358 . 362 . 362 . 367 . 369 . 371 . 373 . 376 . 378

. . . . . .

383 . 383 . 385 . 387 . 388 . 393 . 397

. . . . . . . . . . .

401 . 401 . 402 . 404 . 406 . 408 . 410 . 412 . 416 . 420 . 421 . 421

CUPRINS

9

15 Lucrul cu baze de date 15.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1.1 Generalit˘a¸ti despre baze de date . . . 15.1.2 JDBC . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2 Conectarea la o baz˘a de date . . . . . . . . . 15.2.1 Inregistrarea unui driver . . . . . . . 15.2.2 Specificarea unei baze de date . . . . 15.2.3 Tipuri de drivere . . . . . . . . . . . 15.2.4 Realizarea unei conexiuni . . . . . . 15.3 Efectuarea de secvent¸e SQL . . . . . . . . . 15.3.1 Interfat¸a Statement . . . . . . . . . . 15.3.2 Interfat¸a PreparedStatement . . . . . 15.3.3 Interfat¸a CallableStatement . . . . . 15.3.4 Obt¸inerea ¸si prelucrarea rezultatelor 15.3.5 Interfat¸a ResultSet . . . . . . . . . . 15.3.6 Exemplu simplu . . . . . . . . . . . . 15.4 Lucrul cu meta-date . . . . . . . . . . . . . 15.4.1 Interfat¸a DatabaseMetaData . . . . . 15.4.2 Interfat¸a ResultSetMetaData . . . . 16 Lucrul dinamic cu clase 16.1 Inc˘arcarea claselor ˆın memorie . . . . . . 16.2 Mecanismul reflect˘arii . . . . . . . . . . 16.2.1 Examinarea claselor ¸si interfet¸elor 16.2.2 Manipularea obiectelor . . . . . . 16.2.3 Lucrul dinamic cu vectori . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

423 . 423 . 423 . 424 . 425 . 426 . 427 . 428 . 430 . 431 . 432 . 434 . 437 . 438 . 438 . 440 . 442 . 442 . 443

. . . . .

445 . 445 . 452 . 453 . 456 . 460

10

CUPRINS

Capitolul 1 Introducere ˆın Java 1.1

Ce este Java ?

Java este o tehnologie inovatoare lansat˘a de compania Sun Microsystems ˆın 1995, care a avut un impact remarcabil asupra ˆıntregii comunit˘a¸ti a dezvoltatorilor de software, impunˆandu-se prin calit˘a¸ti deosebite cum ar fi simplitate, robustet¸e ¸si nu ˆın ultimul rˆand portabilitate. Denumit˘a init¸ial OAK, tehnologia Java este format˘a dintr-un limbaj de programare de nivel ˆınalt pe baza c˘aruia sunt construite o serie de platforme destinate implement˘arii de aplicat¸ii pentru toate segmentele industriei software.

1.1.1

Limbajul de programare Java

Inainte de a prezenta ˆın detaliu aspectele tehnice ale limbajului Java, s˘a amintim caracteristicile sale principale, care l-au transformat ˆıntr-un interval de timp atˆat de scurt ˆıntr-una din cele mai pupulare opt¸iuni pentru dezvoltarea de aplicat¸ii, indiferent de domeniu sau de complexitatea lor. • Simplitate - elimin˘a supraˆınc˘arcarea operatorilor, mo¸stenirea multipl˘a ¸si toate ”facilit˘a¸tile” ce pot provoca scrierea unui cod confuz. • U¸surint¸˘ a ˆın crearea de aplicat¸ii complexe ce folosesc programarea ˆın ret¸ea, fire de execut¸ie, interfat¸˘a grafic˘a, baze de date, etc. • Robustet¸e - elimin˘a sursele frecvente de erori ce apar ˆın programare prin renunt¸area la pointeri, administrarea automat˘a a memoriei ¸si elim11

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

12

inarea pierderilor de memorie printr-o procedur˘a de colectare a obiectelor care nu mai sunt referite, ce ruleaz˘a ˆın fundal (”garbage collector”). • Complet orientat pe obiecte - elimin˘a complet stilul de programare procedural. • Securitate - este un limbaj de programare foarte sigur, furnizˆand mecanisme stricte de securitate a programelor concretizate prin: verificarea dinamic˘a a codului pentru detectarea secvent¸elor periculoase, impunerea unor reguli stricte pentru rularea proceselor la distant¸˘a, etc. • Neutralitate arhitectural˘ a - comportamentul unei aplicat¸ii Java nu depinde de arhitectura fizic˘a a ma¸sinii pe care ruleaz˘a. • Portabililtate - Java este un limbaj independent de platforma de lucru, aceea¸si aplicat¸ie rulˆand f˘ar˘a nici o modificare ¸si f˘ar˘a a necesita recompilarea ei pe sisteme de operare diferite cum ar fi Windows, Linux, Mac OS, Solaris, etc. lucru care aduce economii substant¸iale firmelor dezvoltatoare de aplicat¸ii. • Este compilat ¸si interpretat, aceasta fiind solut¸ia eficient˘a pentru obt¸inerea portabilit˘a¸tii. • Performant¸˘ a - de¸si mai lent decˆat limbajele de programare care genereaz˘a executabile native pentru o anumit˘a platform˘a de lucru, compilatorul Java asigur˘a o performant¸˘a ridicat˘a a codului de octet¸i, astfel ˆıncˆat viteza de lucru put¸in mai sc˘azut˘a nu va fi un impediment ˆın dezvoltarea de aplicat¸ii oricˆat de complexe, inclusiv grafic˘a 3D, animat¸ie, etc. • Este modelat dup˘ a C ¸si C++, trecerea de la C, C++ la Java f˘acˆandu-se foarte u¸sor.

1.1.2

Platforme de lucru Java

Limbajul de programare Java a fost folosit la dezvoltarea unor tehnologii dedicate rezolv˘arii unor probleme din cele mai diverse domenii. Aceste tehnologii au fost grupate ˆın a¸sa numitele platforme de lucru, ce reprezint˘a seturi de libr˘arii scrise ˆın limbajul Java, precum ¸si diverse programe utilitare, folosite pentru dezvoltarea de aplicat¸ii sau componente destinate unei anume categorii de utilizatori.

1.1. CE ESTE JAVA ?

13

• J2SE (Standard Edition) Este platforma standard de lucru ce ofer˘a suport pentru crearea de aplicat¸ii independente ¸si appleturi. De asemenea, aici este inclus˘a ¸si tehnologia Java Web Start ce furnizeaz˘a o modalitate extrem de facil˘a pentru lansarea ¸si instalarea local˘a a programelor scrise ˆın Java direct de pe Web, oferind cea mai comod˘a solut¸ie pentru distribut¸ia ¸si actualizarea aplicat¸iilor Java. • J2ME (Micro Edition) Folosind Java, programarea dispozitivelor mobile este extrem de simpl˘a, platforma de lucru J2ME oferind suportul necesar scrierii de programe dedicate acestui scop. • J2EE (Enterprise Edition) Aceast˘a platform˘a ofer˘a API-ul necesar dezvolt˘arii de aplicat¸ii complexe, formate din componente ce trebuie s˘a ruleze ˆın sisteme eterogene, cu informat¸iile memorate ˆın baze de date distribuite, etc. Tot aici g˘asim ¸si suportul necesar pentru crearea de aplicat¸ii ¸si servicii Web, bazate pe componente cum ar fi servleturi, pagini JSP, etc. Toate distribut¸iile Java sunt oferite gratuit ¸si pot fi desc˘arcate de pe Internet de la adresa ”http://java.sun.com”. In continuare, vom folosi termenul J2SDK pentru a ne referi la distribut¸ia standard J2SE 1.5 SDK (Tiger).

1.1.3

Java: un limbaj compilat ¸si interpretat

In funct¸ie de modul de execut¸ie a aplicat¸iilor, limbajele de programare se ˆımpart ˆın dou˘a categorii: • Interpretate: instruct¸iunile sunt citite linie cu linie de un program numit interpretor ¸si traduse ˆın instruct¸iuni ma¸sin˘a. Avantajul acestei solut¸ii este simplitatea ¸si faptul c˘a fiind interpretat˘a direct sursa programului obt¸inem portabilitatea. Dezavantajul evident este viteza de execut¸ie redus˘a. Probabil cel mai cunoscute limbaj interpretat este limbajul Basic. • Compilate: codul surs˘a al programelor este transformat de compilator ˆıntr-un cod ce poate fi executat direct de procesor, numit cod

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

14

ma¸sin˘a. Avantajul este execut¸ia extrem de rapid˘a, dezavantajul fiind lipsa portabilit˘a¸tii, codul compilat ˆıntr-un format de nivel sc˘azut nu poate fi rulat decˆat pe platforma de lucru pe care a fost compilat. Limbajul Java combin˘a solut¸iile amintite mai sus, programele Java fiind atˆat interpretate cˆat ¸si compilate. A¸sadar vom avea la dispozit¸ie un compilator responsabil cu transformarea surselor programului ˆın a¸sa numitul cod de octet¸i, precum ¸si un interpretor ce va executa respectivul cod de octet¸i. Codul de octet¸i este diferit de codul ma¸sin˘a. Codul ma¸sin˘a este reprezentat de o succesiune de instruct¸iuni specifice unui anumit procesor ¸si unei anumite platforme de lucru reprezentate ˆın format binar astfel ˆıncˆat s˘a poat˘a fi executate f˘ar˘a a mai necesita nici o prelucrare. Codurile de octet¸i sunt seturi de instruct¸iuni care seam˘an˘a cu codul scris ˆın limbaj de asamblare ¸si sunt generate de compilator independent de mediul de lucru. In timp ce codul ma¸sin˘a este executat direct de c˘atre procesor ¸si poate fi folosit numai pe platforma pe care a fost creat, codul de octet¸i este interpretat de mediul Java ¸si de aceea poate fi rulat pe orice platform˘a pe care este instalat˘a mediul de execut¸ie Java. Prin ma¸sina virtual˘a Java (JVM) vom ˆınt¸elege mediul de execut¸ie al aplicat¸iilor Java. Pentru ca un cod de octet¸i s˘a poat˘a fi executat pe un anumit calculator, pe acesta trebuie s˘a fie instalat˘a o ma¸sin˘a virtual˘a Java. Acest lucru este realizat automat de c˘atre distribut¸ia J2SDK.

1.2

Primul program

Crearea oric˘arei aplicat¸ii Java presupune efectuarea urm˘atorilor pa¸si:

1. Scriererea codului surs˘ a

class FirstApp { public static void main( String args[]) { System.out.println("Hello world!"); } }

1.2. PRIMUL PROGRAM

15

Toate aplicat¸iile Java cont¸in o clas˘a principal˘a(primar˘a) ˆın care trebuie s˘a se gaseasc˘a metoda main. Clasele aplicat¸iei se pot gasi fie ˆıntr-un singur fi¸sier, fie ˆın mai multe.

2. Salvarea fi¸sierelor surs˘ a Se va face ˆın fi¸siere care au obligatoriu extensia java, nici o alt˘a extensie nefiind acceptat˘a. Este recomandat ca fi¸sierul care cont¸ine codul surs˘a al clasei primare s˘a aib˘a acela¸si nume cu cel al clasei, de¸si acest lucru nu este obligatoriu. S˘a presupunem c˘a am salvat exemplul de mai sus ˆın fi¸sierul C:\intro\FirstApp.java.

3. Compilarea aplicat¸iei Pentru compilare vom folosi compilatorul javac din distribut¸ia J2SDK. Apelul compilatorului se face pentru fi¸sierul ce cont¸ine clasa principal˘a a aplicat¸iei sau pentru orice fi¸sier/fi¸siere cu extensia java. Compilatorul creeaz˘a cˆate un fi¸sier separat pentru fiecare clas˘a a programului. Acestea au extensia .class ¸si implicit sunt plasate ˆın acela¸si director cu fi¸sierele surs˘a. javac FirstApp.java In cazul ˆın care compilarea a reu¸sit va fi generat fi¸sierul FirstApp.class.

4. Rularea aplicat¸iei Se face cu interpretorul java, apelat pentru unitatea de compilare corespunz˘atoare clasei principale. Deoarece interpretorul are ca argument de intrare numele clasei principale ¸si nu numele unui fi¸sier, ne vom pozit¸iona ˆın directorul ce cont¸ine fi¸sierul FirstApp.class ¸si vom apela interpretorul astfel: java FirstApp Rularea unei aplicat¸ii care nu folose¸ste interfat¸˘a grafic˘a, se va face ˆıntr-o fereastr˘a sistem.

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

16

Atent¸ie Un apel de genul java c:\intro\FirstApp.class este gre¸sit!

1.3 1.3.1

Structura lexical˘ a a limbajului Java Setul de caractere

Limbajului Java lucreaz˘a ˆın mod nativ folosind setul de caractere Unicode. Acesta este un standard internat¸ional care ˆınlocuie¸ste vechiul set de caractere ASCII ¸si care folose¸ste pentru reprezentarea caracterelor 2 octet¸i, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a se pot reprezenta 65536 de semne, spre deosebire de ASCII, unde era posibil˘a reprezentarea a doar 256 de caractere. Primele 256 caractere Unicode corespund celor ASCII, referirea la celelalte f˘acˆandu-se prin \uxxxx, unde xxxx reprezint˘a codul caracterului. O alt˘a caracteristic˘a a setului de caractere Unicode este faptul c˘a ˆıntreg intervalul de reprezentare a simbolurilor este divizat ˆın subintervale numite blocuri, cˆateva exemple de blocuri fiind: Basic Latin, Greek, Arabic, Gothic, Currency, Mathematical, Arrows, Musical, etc. Mai jos sunt oferite cˆateva exemple de caractere Unicode. • \u0030 - \u0039 : cifre ISO-Latin 0 - 9 • \u0660 - \u0669 : cifre arabic-indic 0 - 9 • \u03B1 - \u03C9 : simboluri grece¸sti α − ω • \u2200 - \u22FF : simboluri matematice (∀, ∃, ∅, etc.) • \u4e00 - \u9fff : litere din alfabetul Han (Chinez, Japonez, Coreean) Mai multe informat¸ii legate de reprezentarea Unicode pot fi obt¸inute la adresa ”http://www.unicode.org”.

1.3.2

Cuvinte cheie

Cuvintele rezervate ˆın Java sunt, cu cˆateva except¸ii, cele din C++ ¸si au fost enumerate ˆın tabelul de mai jos. Acestea nu pot fi folosite ca nume de clase,

˘ A LIMBAJULUI JAVA 1.3. STRUCTURA LEXICALA

17

interfet¸e, variabile sau metode. true, false, null nu sunt cuvinte cheie, dar nu pot fi nici ele folosite ca nume ˆın aplicat¸ii. Cuvintele marcate prin ∗ sunt rezervate, dar nu sunt folosite. abstract boolean break byte case catch char class const* continue default do

double else extends final finally float for goto* if implements import instanceof

int interface long native new package private protected public return short static

strictfp super switch synchronized this throw throws transient try void volatile while

Incepˆand cu versiunea 1.5, mai exist˘a ¸si cuvˆantul cheie enum.

1.3.3

Identificatori

Sunt secvent¸e nelimitate de litere ¸si cifre Unicode, ˆıncepˆand cu o liter˘a. Dup˘a cum am mai spus, identificatorii nu au voie s˘a fie identici cu cuvintele rezervate.

1.3.4

Literali

Literalii pot fi de urm˘atoarele tipuri: • Intregi Sunt acceptate 3 baze de numerat¸ie : baza 10, baza 16 (ˆıncep cu caracterele 0x) ¸si baza 8 (ˆıncep cu cifra 0) ¸si pot fi de dou˘a tipuri: – normali - se reprezint˘a pe 4 octet¸i (32 bit¸i) – lungi - se reprezint˘a pe 8 octet¸i (64 bit¸i) ¸si se termin˘a cu caracterul L (sau l).

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

18

• Flotant¸i Pentru ca un literal s˘a fie considerat flotant el trebuie s˘a aib˘a cel put¸in o zecimal˘a dup˘a virgul˘a, s˘a fie ˆın notat¸ie exponent¸ial˘a sau s˘a aib˘a sufixul F sau f pentru valorile normale - reprezentate pe 32 bit¸i, respectiv D sau d pentru valorile duble - reprezentate pe 64 bit¸i. Exemple: 1.0, 2e2, 3f, 4D. • Logici Sunt reprezentat¸i de true - valoarea logic˘a de adev˘ar, respectiv false - valoarea logic˘a de fals.

Atent¸ie Spre deosebire de C++, literalii ˆıntregi 1 ¸si 0 nu mai au semnificat¸ia de adev˘arat, respectiv fals.

• Caracter Un literal de tip caracter este utilizat pentru a exprima caracterele codului Unicode. Reprezentarea se face fie folosind o liter˘a, fie o secvent¸˘a escape scris˘a ˆıntre apostrofuri. Secvent¸ele escape permit specificarea caracterelor care nu au reprezentare grafic˘a ¸si reprezentarea unor caractere speciale precum backslash, apostrof, etc. Secvent¸ele escape predefinite ˆın Java sunt: – ’\b’ : Backspace (BS) – ’\t’ : Tab orizontal (HT) – ’\n’ : Linie nou˘a (LF) – ’\f’ : Pagin˘a nou˘a (FF) – ’\r’ : Inceput de rˆand (CR) – ’\"’ : Ghilimele – ’\’’ : Apostrof – ’\\’ : Backslash

˘ A LIMBAJULUI JAVA 1.3. STRUCTURA LEXICALA

19

• S ¸ iruri de caractere Un literal ¸sir de caractere este format din zero sau mai multe caractere ˆıntre ghilimele. Caracterele care formeaz˘a ¸sirul pot fi caractere grafice sau secvent¸e escape. Dac˘a ¸sirul este prea lung el poate fi scris ca o concatenare de sub¸siruri de dimensiune mai mic˘a, concatenarea ¸sirurilor realizˆandu-se cu operatorul +, ca ˆın exemplul: "Ana " + " are " + " mere ". Sirul vid este "". Dup˘a cum vom vedea, orice ¸sir este de fapt o instant¸˘a a clasei String, definit˘a ˆın pachetul java.lang.

1.3.5

Separatori

Un separator este un caracter care indic˘a sfˆar¸situl unei unit˘a¸ti lexicale ¸si ınceputul alteia. In Java separatorii sunt urm˘atorii: ( ) [ ] ; , . . Instruct¸iunile unui program se separ˘a cu punct ¸si virgul˘a.

1.3.6

Operatori

Operatorii Java sunt, cu mici deosebiri, cei din C++: • atribuirea: = • operatori matematici: +, -, *, /, %, ++, -- . Este permis˘a notat¸ia prescurtat˘a de forma lval op= rval: x += 2 n -= 3 Exist˘a operatori pentru autoincrementare ¸si autodecrementare (post ¸si pre): x++, ++x, n--, --n Evaluarea expresiilor logice se face prin metoda scurtcircuitului: evaluarea se opre¸ste ˆın momentul ˆın care valoarea de adev˘ar a expresiei este sigur determinat˘a. • operatori logici: &&(and), ||(or), !(not) • operatori relat¸ionali: <, <=, >, <=, ==, != • operatori pe bit¸i: &(and), |(or), ^ (xor), ~ (not) • operatori de translat¸ie: <<, >>, >>> (shift la dreapta f˘ ar˘ a semn)

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

20

• operatorul if-else: expresie-logica ?

val-true :

val-false

• operatorul , (virgul˘a) folosit pentru evaluarea secvent¸ial˘a a operat¸iilor: int x=0, y=1, z=2; • operatorul + pentru concatenarea ¸sirurilor: String s1="Ana"; String s2="mere"; int x=10; System.out.println(s1 + " are " + x + " " + s2); • operatori pentru conversii (cast) : (tip-de-data) int a = (int)’a’; char c = (char)96; int i = 200; long l = (long)i; //widening conversion long l2 = (long)200; int i2 = (int)l2; //narrowing conversion

1.3.7

Comentarii

In Java exist˘a trei feluri de comentarii: • Comentarii pe mai multe linii, ˆınchise ˆıntre /* ¸si */. • Comentarii pe mai multe linii care ¸tin de documentat¸ie, ˆınchise ˆıntre /** ¸si */. Textul dintre cele dou˘a secvent¸e este automat mutat ˆın documentat¸ia aplicat¸iei de c˘atre generatorul automat de documentat¸ie javadoc. • Comentarii pe o singur˘a linie, care incep cu //. Observat¸ii: • Nu putem scrie comentarii ˆın interiorul altor comentarii. • Nu putem introduce comentarii ˆın interiorul literalilor caracter sau ¸sir de caractere. • Secvent¸ele /* ¸si */ pot s˘a apar˘a pe o linie dup˘a secvent¸a // dar ˆı¸si pierd semnificat¸ia. La fel se ˆıntampl˘a cu secvent¸a // ˆın comentarii care incep cu /* sau */.

1.4. TIPURI DE DATE S¸I VARIABILE

1.4 1.4.1

21

Tipuri de date ¸si variabile Tipuri de date

In Java tipurile de date se impart ˆın dou˘a categorii: tipuri primitive ¸si tipuri referint¸˘ a. Java porne¸ste de la premiza c˘a ”orice este un obiect”, prin urmare tipurile de date ar trebui s˘a fie de fapt definite de clase ¸si toate variabilele ar trebui s˘a memoreze instant¸e ale acestor clase (obiecte). In principiu acest lucru este adev˘arat, ˆıns˘a, pentru usurint¸a program˘arii, mai exist˘a ¸si a¸sa numitele tipurile primitive de date, care sunt cele uzuale : • aritmetice – ˆıntregi: byte (1 octet), short (2), int (4), long (8) – reale: float (4 octeti), double (8) • caracter: char (2 octet¸i) • logic: boolean (true ¸si false) In alte limbaje de programare formatul ¸si dimensiunea tipurilor primitive de date pot depinde de platforma pe care ruleaz˘a programul. In Java acest lucru nu mai este valabil, orice dependent¸˘a de o anumit˘a platform˘a specific˘a fiind eliminat˘a.

Vectorii, clasele ¸si interfet¸ele sunt tipuri referint¸˘a. Valoarea unei variabile de acest tip este, spre deosebire de tipurile primitive, o referint¸˘a (adres˘a de memorie) c˘atre valoarea sau mult¸imea de valori reprezentat˘a de variabila respectiv˘a.

Exist˘a trei tipuri de date din limbajul C care nu sunt suportate de limbajul Java. Acestea sunt: pointer, struct ¸si union. Pointerii au fost eliminat¸i din cauz˘a c˘a erau o surs˘a constant˘a de erori, locul lor fiind luat de tipul referint¸˘a, iar struct ¸si union nu ˆı¸si mai au rostul atˆat timp cˆat tipurile compuse de date sunt formate ˆın Java prin intermediul claselor.

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

22

1.4.2

Variabile

Variabilele pot fi de tip primitiv sau referint¸e la obiecte (tip referint¸˘a). Indiferent de tipul lor, pentru a putea fi folosite variabilele trebuie declarate ¸si, eventual, init¸ializate. • Declararea variabilelor: Tip numeVariabila; • Init¸ializarea variabilelor: Tip numeVariabila = valoare; • Declararea constantelor: final Tip numeVariabila; Evident, exist˘a posibilitatea de a declara ¸si init¸ializa mai multe variabile sau constante de acela¸si tip ˆıntr-o singur˘a instruct¸iune astfel: Tip variabila1[=valoare1], variabila2[=valoare2],...; Convent¸ia de numire a variabilelor ˆın Java include, printre altele, urm˘atoarele criterii: • variabilele finale (constante) se scriu cu majuscule; • variabilele care nu sunt constante se scriu astfel: prima liter˘a mic˘a iar dac˘a numele variabilei este format din mai mult¸i atomi lexicali, atunci primele litere ale celorlalt¸i atomi se scriu cu majuscule. Exemple: final double PI = 3.14; final int MINIM=0, MAXIM = 10; int valoare = 100; char c1=’j’, c2=’a’, c3=’v’, c4=’a’; long numarElemente = 12345678L; String bauturaMeaPreferata = "apa"; In funct¸ie de locul ˆın care sunt declarate variabilele se ˆımpart ˆın urm˘atoatele categorii: a. Variabile membre, declarate ˆın interiorul unei clase, vizibile pentru toate metodele clasei respective cˆat ¸si pentru alte clase ˆın funct¸ie de nivelul lor de acces (vezi ”Declararea variabilelor membre”).

1.4. TIPURI DE DATE S¸I VARIABILE

23

b. Parametri metodelor, vizibili doar ˆın metoda respectiv˘a. c. Variabile locale, declarate ˆıntr-o metod˘a, vizibile doar ˆın metoda respectiv˘a. d. Variabile locale, declarate ˆıntr-un bloc de cod, vizibile doar ˆın blocul respectiv. e. Parametrii de la tratarea except¸iilor (vezi ”Tratarea except¸iilor”). class Exemplu { //Fiecare variabila corespunde situatiei data de numele ei //din enumerarea de mai sus int a; public void metoda(int b) { a = b; int c = 10; for(int d=0; d < 10; d++) { c --; } try { a = b/c; } catch(ArithmeticException e) { System.err.println(e.getMessage()); } } } Observatii: • Variabilele declarate ˆıntr-un for, r˘amˆan locale corpului ciclului: for(int i=0; i<100; i++) { //domeniul de vizibilitate al lui i } i = 101;//incorect • Nu este permis˘a ascunderea unei variabile:

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

24

int x=1; { int x=2; //incorect }

1.5

Controlul execut¸iei

Instruct¸iunile Java pentru controlul execut¸iei sunt foarte asem˘an˘atoare celor din limbajul C ¸si pot fi ˆımp˘art¸ite ˆın urm˘atoarele categorii: • Instruct¸iuni de decizie: if-else, switch-case • Instruct¸iuni de salt: for, while, do-while • Instruct¸iuni pentru tratarea except¸iilor: try-catch-finally, throw • Alte instruct¸iuni: break, continue, return, label:

1.5.1

Instruct¸iuni de decizie

if-else if (expresie-logica) { ... } if (expresie-logica) { ... } else { ... } switch-case switch (variabila) { case valoare1: ... break; case valoare2:

1.5. CONTROLUL EXECUT ¸ IEI

25

... break; ... default: ... } Variabilele care pot fi testate folosind instruct¸iunea switch nu pot fi decˆat de tipuri primitive.

1.5.2

Instruct¸iuni de salt

for for(initializare; expresie-logica; pas-iteratie) { //Corpul buclei } for(int i=0, j=100 ; i < 100 && j > 0; i++, j--) { ... } Atˆat la init¸ializare cˆat ¸si ˆın pasul de iterat¸ie pot fi mai multe instruct¸iuni desp˘art¸ite prin virgul˘a.

while while (expresie-logica) { ... }

do-while do { ... } while (expresie-logica);

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

26

1.5.3

Instruct¸iuni pentru tratarea except¸iilor

Instruct¸iunile pentru tratarea except¸iilor sunt try-catch-finally, respectiv throw ¸si vor fi tratate ˆın capitolul ”Except¸ii”.

1.5.4

Alte instruct¸iuni

• break: p˘ar˘ase¸ste fort¸at corpul unei structuri repetitive. • continue: termina fort¸at iterat¸ia curent˘a a unui ciclu ¸si trece la urm˘atoarea iterat¸ie. • return [valoare]: termin˘a o metod˘a ¸si, eventual, returneaz˘a o valorare. • numeEticheta: : Define¸ste o etichet˘a. De¸si ˆın Java nu exist˘a goto, se pot defini totu¸si etichete folosite ˆın expresii de genul: break numeEticheata sau continue numeEticheta, utile pentru a controla punctul de ie¸sire dintr-o structur˘a repetitiv˘a, ca ˆınexemplul de mai jos: i=0; eticheta: while (i < 10) { System.out.println("i="+i); j=0; while (j < 10) { j++; if (j==5) continue eticheta; if (j==7) break eticheta; System.out.println("j="+j); } i++; }

1.6 1.6.1

Vectori Crearea unui vector

Crearea unui vector presupune realizarea urm˘atoarelor etape:

1.6. VECTORI

27

• Declararea vectorului - Pentru a putea utiliza un vector trebuie, ˆınainte de toate, sa-l declar˘am. Acest lucru se face prin expresii de forma: Tip[] numeVector; sau Tip numeVector[]; ca ˆın exemplele de mai jos: int[] intregi; String adrese[]; • Instant¸ierea Declararea unui vector nu implic˘a ¸si alocarea memoriei necesare pentru ret¸inerea elementelor. Operat¸iunea de alocare a memoriei, numit˘a ¸si instant¸ierea vectorului, se realizeaz˘a ˆıntotdeauna prin intermediul operatorului new. Instant¸ierea unui vector se va face printr-o expresie de genul: numeVector = new Tip[nrElemente]; unde nrElemente reprezint˘a num˘arul maxim de elemente pe care le poate avea vectorul. In urma instant¸ierii vor fi alocat¸i: nrElemente ∗ dimensiune(T ip) octet¸i necesari memor˘arii elementelor din vector, unde prin dimensiune(T ip) am notat num˘arul de octet¸i pe care se reprezint˘a tipul respectiv. v = new int[10]; //aloca spatiu pentru 10 intregi: 40 octeti c = new char[10]; //aloca spatiu pentru 10 caractere: 20 octeti Declararea ¸si instant¸ierea unui vector pot fi f˘acute simultan astfel: Tip[] numeVector = new Tip[nrElemente];

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

28

• Init¸ializarea (opt¸ional) Dup˘a declararea unui vector, acesta poate fi init¸ializat, adic˘a elementele sale pot primi ni¸ste valori init¸iale, evident dac˘a este cazul pentru a¸sa ceva. In acest caz instant¸ierea nu mai trebuie facut˘a explicit, alocarea memoriei f˘acˆandu-se automat ˆın funct¸ie de num˘a rul de elemente cu care se init¸ializeaz˘a vectorul. String culori[] = {"Rosu", "Galben", "Verde"}; int []factorial = {1, 1, 2, 6, 24, 120}; Primul indice al unui vector este 0, deci pozit¸iile unui vector cu n elemente vor fi cuprinse ˆıntre 0 ¸si n − 1. Nu sunt permise construct¸ii de genul Tip numeVector[nrElemente], alocarea memoriei f˘acˆandu-se doar prin intermediul opearatorului new. int v[10]; int v[] = new int[10];

1.6.2

//ilegal //corect

Tablouri multidimensionale

In Java tablourile multidimensionale sunt de fapt vectori de vectori. De exemplu, crearea ¸si instant¸ierea unei matrici vor fi realizate astfel: Tip matrice[][] = new Tip[nrLinii][nrColoane]; matrice[i] este linia i a matricii ¸si reprezint˘a un vector cu nrColoane elemente iar matrice[i][j] este elementul de pe linia i ¸si coloana j.

1.6.3

Dimensiunea unui vector

Cu ajutorul variabilei length se poate afla num˘arul de elemente al unui vector. int []a = new int[5]; // a.length are valoarea 5 int m[][] = new int[5][10]; // m[0].length are valoarea 10 Pentru a ˆınt¸elege modalitatea de folosire a lui length trebuie ment¸ionat c˘a fiecare vector este de fapt o instant¸˘a a unei clase iar length este o variabil˘a public˘a a acelei clase, ˆın care este ret¸inut num˘arul maxim de elemente al vectorului.

1.6. VECTORI

1.6.4

29

Copierea vectorilor

Copierea elementelor unui vector a ˆıntr-un alt vector b se poate face, fie element cu element, fie cu ajutorul metodei System.arraycopy, ca ˆın exemplele de mai jos. Dup˘a cum vom vedea, o atribuire de genul b = a are alt˘a semnificat¸ie decˆat copierea elementelor lui a ˆın b ¸si nu poate fi folosit˘a ˆın acest scop. int a[] = {1, 2, 3, 4}; int b[] = new int[4]; // Varianta 1 for(int i=0; i
1.6.5

Sortarea vectorilor - clasa Arrays

In Java s-a pus un accent deosebit pe implementarea unor structuri de date ¸si algoritmi care s˘a simplifice proceseul de crearea a unui algoritm, programatorul trebuind s˘a se concentreze pe aspectele specifice problemei abordate. Clasa java.util.Arrays ofer˘a diverse metode foarte utile ˆın lucrul cu vectori cum ar fi: • sort - sorteaz˘a ascendent un vector, folosind un algoritm de tip QuickSort performant, de complexitate O(n log(n)). int v[]={3, 1, 4, 2}; java.util.Arrays.sort(v); // Sorteaza vectorul v // Acesta va deveni {1, 2, 3, 4} • binarySearch - c˘autarea binar˘a a unei anumite valori ˆıntr-un vector sortat;

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

30

• equals - testarea egalit˘a¸tii valorilor a doi vectori (au acelea¸si num˘ar de elemente ¸si pentru fiecare indice valorile corespunz˘atoare din cei doi vectori sunt egale) • fill - atribuie fiec˘arui element din vector o valoare specificat˘a.

1.6.6

Vectori cu dimensiune variabil˘ a ¸si eterogeni

Implement˘ari ale vectorilor cu num˘ar variabil de elemente sunt oferite de clase specializate cum ar fi Vector sau ArrayList din pachetul java.util. Astfel de obiecte descriu vectori eterogeni, ale c˘aror elemente au tipul Object, ¸si vor fi studiat¸i ˆın capitolul ”Colect¸ii”.

1.7

S ¸ iruri de caractere

In Java, un ¸sir de caractere poate fi reprezentat printr-un vector format din elemente de tip char, un obiect de tip String sau un obiect de tip StringBuffer. Dac˘a un ¸sir de caractere este constant (nu se dore¸ste schimbarea cont¸inutului s˘a pe parcursul execut¸iei programului) atunci el va fi declarat de tipul String, altfel va fi declarat de tip StringBuffer. Diferent¸a principal˘a ˆıntre aceste clase este c˘a StringBuffer pune la dispozit¸ie metode pentru modificarea cont¸inutului ¸sirului, cum ar fi: append, insert, delete, reverse. Uzual, cea mai folosit˘a modalitate de a lucra cu ¸siruri este prin intermediul clasei String, care are ¸si unele particularit˘a¸ti fat¸˘a de restul claselor menite s˘a simplifice cˆat mai mult folosirea ¸sirurilor de caractere. Clasa StringBuffer va fi utilizat˘a predominant ˆın aplicat¸ii dedicate proces˘arii textelor cum ar fi editoarele de texte. Exemple echivalente de declarare a unui ¸sir: String s = "abc"; String s = new String("abc"); char data[] = {’a’, ’b’, ’c’}; String s = new String(data); Observat¸i prima variant˘a de declarare a ¸sirului s din exemplul de mai sus - de altfel, cea mai folosit˘a - care prezint˘a o particularitate a clasei String fat¸a de restul claselor Java referitoare la instant¸ierea obiectelor sale.

˘ 31 1.8. FOLOSIREA ARGUMENTELOR DE LA LINIA DE COMANDA Concatenarea ¸sirurilor de caractere se face prin intermediul operatorului + sau, ˆın cazul ¸sirurilor de tip StringBuffer, folosind metoda append. String s1 = "abc" + "xyz"; String s2 = "123"; String s3 = s1 + s2; In Java, operatorul de concatenare + este extrem de flexibil, ˆın sensul c˘a permite concatenarea ¸sirurilor cu obiecte de orice tip care au o reprezentare de tip ¸sir de caractere. Mai jos, sunt cˆateva exemple: System.out.print("Vectorul v are" + v.length + " elemente"); String x = "a" + 1 + "b" Pentru a l˘amuri put¸in lucrurile, ceea ce execut˘a compilatorul atunci cˆand ˆıntˆalne¸ste o secvent¸˘a de genul String x = "a" + 1 + "b" este: String x = new StringBuffer().append("a").append(1). append("b").toString() Atent¸ie ˆıns˘a la ordinea de efectuare a operat¸iilor. S¸irul s=1+2+"a"+1+2 va avea valoarea "3a12", primul + fiind operatorul matematic de adunare iar al doilea +, cel de concatenare a ¸sirurilor.

1.8 1.8.1

Folosirea argumentelor de la linia de comand˘ a Transmiterea argumentelor

O aplicat¸ie Java poate primi oricˆate argumente de la linia de comanda ˆın momentul lans˘arii ei. Aceste argumente sunt utile pentru a permite utilizatorului s˘a specifice diverse opt¸iuni legate de funct¸ionarea aplicat¸iei sau s˘a furnizeze anumite date init¸iale programului.

Atent¸ie Programele care folosesc argumente de la linia de comand˘a nu sunt 100% pure Java, deoarece unele sisteme de operare, cum ar fi Mac OS, nu au ˆın mod normal linie de comand˘a.

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

32

Argumentele de la linia de comand˘a sunt introduse la lansarea unei aplicat¸ii, fiind specificate dup˘a numele aplicat¸iei ¸si separate prin spat¸iu. De exemplu, s˘a presupunem c˘a aplicat¸ia Sortare ordoneaz˘a lexicografic (alfabetic) liniile unui fi¸sier ¸si prime¸ste ca argument de intrare numele fi¸sierului pe care s˘a ˆıl sorteze. Pentru a ordona fi¸sierul "persoane.txt", aplicat¸ia va fi lansat˘a astfel: java Sortare persoane.txt A¸sadar, formatul general pentru lansarea unei aplicat¸ii care prime¸ste argumente de la linia de comand˘a este: java NumeAplicatie [arg0 arg1 . . . argn] In cazul ˆın care sunt mai multe, argumentele trebuie separate prin spat¸ii iar dac˘a unul dintre argumente cont¸ine spat¸ii, atunci el trebuie pus ˆıntre ghilimele. Evident, o aplicat¸ie poate s˘a nu primeasc˘a nici un argument sau poate s˘a ignore argumentele primite de la linia de comand˘a.

1.8.2

Primirea argumentelor

In momentul lans˘arii unei aplicat¸ii interpretorul parcurge linia de comand˘a cu care a fost lansat˘a aplicat¸tia ¸si, ˆın cazul ˆın care exist˘a, transmite programului argumentele specificate sub forma unui vector de ¸siruri. Acesta este primit de aplicat¸ie ca parametru al metodei main. Reamintim c˘a formatul metodei main din clasa principal˘a este: public static void main (String args[]) Vectorul args primit ca parametru de metoda main va cont¸ine toate argumentele transmise programului de la linia de comand˘a. In cazul apelului java Sortare persoane.txt vectorul args va cont¸ine un singur element pe prima s˘a pozit¸ie: args[0]="persoane.txt".

Vectoru args este instant¸iat cu un num˘ar de elemente egal cu num˘arul argumentelor primite de la linia de comand˘a. A¸sadar, pentru a afla num˘arul de argumente primite de program este suficient s˘a afl˘am dimensiunea vectorului args prin intermediul atributului length:

˘ 33 1.8. FOLOSIREA ARGUMENTELOR DE LA LINIA DE COMANDA public static void main (String args[]) { int numarArgumente = args.length ; } In cazul ˆın care aplicat¸ia presupune existent¸a unor argumente de la linia de comand˘a, ˆıns˘a acestea nu au fost transmise programului la lansarea sa, vor ap˘area except¸ii (erori) de tipul ArrayIndexOutOfBoundsException. Tratarea acestor except¸ii este prezentat˘a ˆın capitolul ”Except¸ii”. Din acest motiv, este necesar s˘a test˘am dac˘a programul a primit argumentele de la linia de comand˘a necesare pentru funct¸ionarea sa ¸si, ˆın caz contrar, s˘a afi¸seze un mesaj de avertizare sau s˘a foloseasc˘a ni¸ste valori implicite, ca ˆın exemplul de mai jos: public class Salut { public static void main (String args[]) { if (args.length == 0) { System.out.println("Numar insuficient de argumente!"); System.exit(-1); //termina aplicatia } String nume = args[0]; //exista sigur String prenume; if (args.length rel="nofollow">= 1) prenume = args[1]; else prenume = ""; //valoare implicita System.out.println("Salut " + nume + " " + prenume); } } Spre deosebire de limbajul C, vectorul primit de metoda main nu cont¸ine pe prima pozit¸ie numele aplicat¸iei, ˆıntrucˆat ˆın Java numele aplicat¸iei este chiar numele clasei principale, adic˘a a clasei ˆın care se gase¸ste metoda main. S˘a consider˘a ˆın continuare un exemplu simplu ˆın care se dore¸ste afi¸sarea pe ecran a argumentelor primite de la linia de comand˘a: public class Afisare { public static void main (String[] args) { for (int i = 0; i < args.length; i++) System.out.println(args[i]);

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ˆIN JAVA

34 } }

Un apel de genul java Afisare Hello Java va produce urm˘atorul rezultat (aplicat¸ia a primit 2 argumente): Hello Java Apelul java Afisare "Hello Java" va produce ˆıns˘a alt rezultat (aplicat¸ia a primit un singur argument): Hello Java

1.8.3

Argumente numerice

Argumentele de la linia de comand˘a sunt primite sub forma unui vector de ¸siruri (obiecte de tip String). In cazul ˆın care unele dintre acestea reprezint˘a valori numerice ele vor trebui convertite din ¸siruri ˆın numere. Acest lucru se realizeaz˘a cu metode de tipul parseTipNumeric aflate ˆın clasa corespunzatoare tipului ˆın care vrem s˘a facem conversia: Integer, Float, Double, etc. S˘a consider˘am, de exemplu, c˘a aplicat¸ia Power ridic˘a un numar real la o putere ˆıntreag˘a, argumentele fiind trimise de la linia de comand˘a sub forma: java Power "1.5" "2" //ridica 1.5 la puterea 2 Conversia celor dou˘a argumente ˆın numere se va face astfel: public class Power { public static void main(String args[]) { double numar = Double.parseDouble(args[0]); int putere = Integer.parseInt(args[1]); System.out.println("Rezultat=" + Math.pow(numar, putere)); } } Metodele de tipul parseTipNumeric pot produce except¸ii (erori) de tipul NumberFormatException ˆın cazul ˆın care ¸sirul primit ca parametru nu reprezint˘a un numar de tipul respectiv. Tratarea acestor except¸ii este prezentat˘a ˆın capitolul ”Except¸ii”.

Capitolul 2 Obiecte ¸si clase 2.1 2.1.1

Ciclul de viat¸˘ a al unui obiect Crearea obiectelor

In Java, ca ˆın orice limbaj de programare orientat-obiect, crearea obiectelor se realizeaz˘a prin instant¸ierea unei clase ¸si implic˘a urm˘atoarele lucruri: • Declararea Presupune specificarea tipului acelui obiect, cu alte cuvinte specificarea clasei acestuia (vom vedea c˘a tipul unui obiect poate fi ¸si o interfat¸˘a). NumeClasa numeObiect; • Instant¸ierea Se realizeaz˘a prin intermediul operatorului new ¸si are ca efect crearea efectiv˘a a obiectului cu alocarea spat¸iului de memorie corespunz˘ator. numeObiect = new NumeClasa(); • Init¸ializarea Se realizeaz˘a prin intermediul constructorilor clasei respective. Init¸ializarea este de fapt parte integrant˘a a procesului de instant¸iere, ˆın sensul c˘a imediat dup˘a alocarea memoriei ca efect al operatorului new este apelat constructorul specificat. Parantezele rotunde de dup˘a numele clasei indic˘a faptul c˘a acolo este de fapt un apel la unul din constructorii clasei ¸si nu simpla specificare a numelui clasei. Mai general, instant¸ierea ¸si init¸ializarea apar sub forma: 35

36

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE numeObiect = new NumeClasa([argumente constructor]);

S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu, ˆın care declar˘am ¸si instant¸iem dou˘a obiecte din clasa Rectangle, clas˘a ce descrie suprafet¸e grafice rectangulare, definite de coordonatele colt¸ului stˆanga sus (originea) ¸si l˘a¸timea, respectiv ˆın˘alt¸imea. Rectangle r1, r2; r1 = new Rectangle(); r2 = new Rectangle(0, 0, 100, 200); In primul caz Rectangle() este un apel c˘atre constructorul clasei Rectangle care este responsabil cu init¸ializarea obiectului cu valorile implicite. Dup˘a cum observ˘am ˆın al doilea caz, init¸ializarea se poate face ¸si cu anumit¸i parametri, cu condit¸ia s˘a existe un constructor al clasei respective care s˘a accepte parametrii respectivi. Fiecare clas˘a are un set de constructori care se ocup˘a cu init¸ializare obiectelor nou create. De exemplu, clasa Rectangle are urm˘atorii constructori: public public public public public public

Rectangle() Rectangle(int latime, int inaltime) Rectangle(int x, int y, int latime, int inaltime) Rectangle(Point origine) Rectangle(Point origine, int latime, int inaltime) Rectangle(Point origine, Dimension dimensiune)

Declararea, instant¸ierea ¸si init¸ializarea obiectului pot ap˘area pe aceea¸si linie (cazul cel mai uzual): Rectangle patrat = new Rectangle(0, 0, 100, 100); Obiecte anonime Este posibil˘a ¸si crearea unor obiecte anonime care servesc doar pentru init¸ializarea altor obiecte, caz ˆın care etapa de declarare a referint¸ei obiectului nu mai este prezent˘a: Rectangle patrat = new Rectangle(new Point(0,0), new Dimension(100, 100));

˘ AL UNUI OBIECT 2.1. CICLUL DE VIAT ¸A

37

Spat¸iul de memorie nu este pre-alocat Declararea unui obiect nu implic˘a sub nici o form˘a alocarea de spat¸iu de memorie pentru acel obiect. Alocarea memoriei se face doar la apelul operatorului new. Rectangle patrat; patrat.x = 10; //Eroare - lipseste instantierea

2.1.2

Folosirea obiectelor

Odat˘a un obiect creat, el poate fi folosit ˆın urm˘atoarele sensuri: aflarea unor informat¸ii despre obiect, schimbarea st˘arii sale sau executarea unor act¸iuni. Aceste lucruri se realizeaza prin aflarea sau schimbarea valorilor variabilelor sale, respectiv prin apelarea metodelor sale. Referirea valorii unei variabile se face prin obiect.variabila De exemplu clasa Rectangle are variabilele publice x, y, width, height, origin. Aflarea valorilor acestor variabile sau schimbarea lor se face prin construct¸ii de genul: Rectangle patrat = new Rectangle(0, 0, 100, 200); System.out.println(patrat.width); //afiseaza 100 patrat.x = 10; patrat.y = 20; //schimba originea patrat.origin = new Point(10, 20); //schimba originea Accesul la variabilele unui obiect se face ˆın conformitate cu drepturile de acces pe care le ofer˘a variabilele respective celorlalte clase. (vezi ”Modificatori de acces pentru membrii unei clase”) Apelul unei metode se face prin obiect.metoda([parametri]). Rectangle patrat = new Rectangle(0, 0, 100, 200); patrat.setLocation(10, 20); //schimba originea patrat.setSize(200, 300); //schimba dimensiunea Se observ˘a c˘a valorile variabilelor pot fi modificate indirect prin intermediul metodelor sale. Programarea orientat˘a obiect descurajeaz˘a folosirea direct˘a a variabilelor unui obiect deoarece acesta poate fi adus ˆın st˘ari inconsistente (ireale). In schimb, pentru fiecare variabil˘a care descrie starea

38

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

obiectului trebuie s˘a existe metode care s˘a permit˘a schimbarea/aflarea valorilor variabilelor sale. Acestea se numesc metode de accesare, sau metode setter - getter ¸si au numele de forma setVariabila, respectiv getVariabila. patrat.width = -100; //stare inconsistenta patrat.setSize(-100, -200); //metoda setter //metoda setSize poate sa testeze daca noile valori sunt //corecte si sa valideze sau nu schimbarea lor

2.1.3

Distrugerea obiectelor

Multe limbaje de programare impun ca programatorul s˘a ¸tin˘a evident¸a obiectelor create ¸si s˘a le distrug˘a ˆın mod explicit atunci cˆand nu mai este nevoie de ele, cu alte cuvinte s˘a administreze singur memoria ocupat˘a de obiectele sale. Practica a demonstrat c˘a aceast˘a tehnic˘a este una din principalele furnizoare de erori ce duc la funct¸ionarea defectuoas˘a a programelor. In Java programatorul nu mai are responsabilitatea distrugerii obiectelor sale ˆıntrucˆat, ˆın momentul rul˘arii unui program, simultan cu interpretorul Java, ruleaz˘a ¸si un proces care se ocup˘a cu distrugerea obiectelor care nu mai sunt folosite. Acest proces pus la dispozit¸ie de platforma Java de lucru se nume¸ste garbage collector (colector de gunoi), prescurtat gc. Un obiect este eliminat din memorie de procesul de colectare atunci cˆand nu mai exist˘a nici o referint¸˘a la acesta. Referint¸ele (care sunt de fapt variabile) sunt distruse dou˘a moduri: • natural, atunci cˆand variabila respectiv˘a iese din domeniul s˘au de vizibilitate, de exemplu la terminarea metodei ˆın care ea a fost declarat˘a; • explicit, dac˘a atribuim variabilei respective valoare null.

Cum funct¸ioneaz˘ a colectorul de gunoaie ? Colectorul de gunoaie este un proces de prioritate scazut˘a care se execut˘a periodic, scaneaz˘a dinamic memoria ocupat˘a de programul Java aflat ˆın execut¸ie ¸si marcheaz˘a acele obiecte care au referint¸e directe sau indirecte. Dup˘a ce toate obiectele au fost parcurse, cele care au r˘amas nemarcate sunt eliminate automat din memorie.

2.2. CREAREA CLASELOR

39

Apelul metodei gc din clasa System sugereaz˘a ma¸sinii virtuale Java s˘a ”depun˘a eforturi” ˆın recuperarea memoriei ocupate de obiecte care nu mai sunt folosite, f˘ar˘a a fort¸a ˆıns˘a pornirea procesului.

Finalizare Inainte ca un obiect s˘a fie eliminat din memorie, procesul gc d˘a acelui obiect posibilitatea ”s˘a curet¸e dup˘a el”, apelˆand metoda de finalizare a obiectului respectiv. Uzual, ˆın timpul finaliz˘arii un obiect ˆı¸si inchide fisierele ¸si socket-urile folosite, distruge referint¸ele c˘atre alte obiecte (pentru a u¸ssura sarcina colectorului de gunoaie), etc. Codul pentru finalizarea unui obiect trebuie scris ˆıntr-o metod˘a special˘a numita finalize a clasei ce descrie obiectul respectiv. (vezi ”Clasa Object”)

Atent¸ie Nu confundati metoda finalize din Java cu destructorii din C++. Metoda finalize nu are rolul de a distruge obiectul ci este apelat˘a automat ˆınainte de eliminarea obiectului respectiv din memorie.

2.2

Crearea claselor

2.2.1

Declararea claselor

Clasele reprezint˘a o modalitate de a introduce noi tipuri de date ˆıntr-o aplicat¸ie Java, cealalt˘a modalitate fiind prin intermediul interfet¸elor. Declararea unei clase respect˘a urm˘atorul format general: [public][abstract][final]class NumeClasa [extends NumeSuperclasa] [implements Interfata1 [, Interfata2 ... ]] { // Corpul clasei } A¸sadar, prima parte a declarat¸iei o ocup˘a modificatorii clasei. Ace¸stia sunt:

40

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE • public Implicit, o clas˘a poate fi folosit˘a doar de clasele aflate ˆın acela¸si pachet(libr˘arie) cu clasa respectiv˘a (dac˘a nu se specific˘a un anume pachet, toate clasele din directorul curent sunt considerate a fi ˆın acela¸si pachet). O clas˘a declarat˘a cu public poate fi folosit˘a din orice alt˘a clas˘a, indiferent de pachetul ˆın care se g˘ase¸ste. • abstract Declar˘a o clas˘a abstract˘a (¸sablon). O clas˘a abstract˘a nu poate fi instant¸iat˘a, fiind folosit˘a doar pentru a crea un model comun pentru o serie de subclase. (vezi ”Clase ¸si metode abstracte”) • final Declar˘a c˘a respectiva clas˘a nu poate avea subclase. Declarare claselor finale are dou˘a scopuri: – securitate: unele metode pot a¸stepta ca parametru un obiect al unei anumite clase ¸si nu al unei subclase, dar tipul exact al unui obiect nu poate fi aflat cu exactitate decat ˆın momentul executiei; ˆın felul acesta nu s-ar mai putea realiza obiectivul limbajului Java ca un program care a trecut compilarea s˘a nu mai fie susceptibil de nici o eroare. – programare ˆın spririt orientat-obiect: O clasa ”perfect˘a” nu trebuie s˘a mai aib˘a subclase.

Dup˘a numele clasei putem specifica, dac˘a este cazul, faptul c˘a respectiva clas˘a este subclas˘a a unei alte clase cu numele NumeSuperclasa sau/¸si c˘a implementeaz˘a una sau mai multe interfet¸e, ale c˘aror nume trebuie separate prin virgul˘a.

2.2.2

Extinderea claselor

Spre deosebire de alte limbaje de programare orientate-obiect, Java permite doar mo¸stenirea simpl˘ a, ceea ce ˆıneamn˘a c˘a o clas˘a poate avea un singur p˘arinte (superclas˘a). Evident, o clas˘a poate avea oricˆati mo¸stenitori (subclase), de unde rezult˘a c˘a mult¸imea tuturor claselor definite ˆın Java poate fi vazut˘a ca un arbore, r˘ad˘acina acestuia fiind clasa Object. A¸sadar, Object este singura clas˘a care nu are p˘arinte, fiind foarte important˘a ˆın modul de lucru cu obiecte si structuri de date ˆın Java.

2.2. CREAREA CLASELOR

41

Extinderea unei clase se realizeaz˘a folosind cuvˆantul cheie extends: class B extends A {...} // A este superclasa clasei B // B este o subclasa a clasei A O subclas˘a mo¸stene¸ste de la p˘arintele s˘au toate variabilele ¸si metodele care nu sunt private.

2.2.3

Corpul unei clase

Corpul unei clase urmeaz˘a imediat dup˘a declararea clasei ¸si este cuprins ˆıntre acolade. Cont¸inutul acestuia este format din: • Declararea ¸si, eventual, init¸ializarea variabilelor de instant¸˘a ¸si de clas˘a (cunoscute ˆımpreun˘a ca variabile membre). • Declararea ¸si implementarea constructorilor. • Declararea ¸si implementarea metodelor de instant¸a ¸si de clas˘a (cunoscute ˆımpreun˘a ca metode membre). • Declararea unor clase imbricate (interne). Spre deosebire de C++, nu este permis˘a doar declararea metodei ˆın corpul clasei, urmˆand ca implementare s˘a fie facut˘a ˆın afara ei. Implementarea metodelor unei clase trebuie s˘a se fac˘a obligatoriu ˆın corpul clasei. // C++ class A { void metoda1(); int metoda2() { // Implementare } } A::metoda1() { // Implementare }

42

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

// Java class A { void metoda1(){ // Implementare } void metoda2(){ // Implementare } } Variabilele unei clase pot avea acela¸si nume cu metodele clasei, care poate fi chiar numele clasei, f˘ar˘a a exista posibilitatea aparit¸iei vreunei ambiguit˘a¸ti din punctul de vedere al compilatorului. Acest lucru este ˆıns˘a total nerecomandat dac˘a ne gˆandim din perspectiva lizibilit˘a¸tii (clarit˘a¸tii) codului, dovedind un stil ineficient de progamare. class A { int A; void A() {}; // Corect pentru compilator // Nerecomandat ca stil de programare }

Atent¸ie Variabilele ¸si metodele nu pot avea ca nume un cuvˆant cheie Java.

2.2.4

Constructorii unei clase

Constructorii unei clase sunt metode speciale care au acela¸si nume cu cel al clasei, nu returneaz˘a nici o valoare ¸si sunt folosit¸i pentru init¸ializarea obiectelor acelei clase ˆın momentul instant¸ierii lor. class NumeClasa { [modificatori] NumeClasa([argumente]) { // Constructor

2.2. CREAREA CLASELOR

43

} } O clas˘a poate avea unul sau mai mult¸i constructori care trebuie ˆıns˘a s˘a difere prin lista de argumente primite. In felul acesta sunt permise diverse tipuri de init¸ializ˘ari ale obiectelor la crearea lor, ˆın funct¸ie de num˘arul parametrilor cu care este apelat constructorul. S˘a consider˘am ca exemplu declararea unei clase care descrie not¸iunea de dreptunghi ¸si trei posibili constructori pentru aceasta clas˘a. class Dreptunghi { double x, y, w, h; Dreptunghi(double x1, double y1, double w1, double h1) { // Cel mai general constructor x=x1; y=y1; w=w1; h=h1; System.out.println("Instantiere dreptunghi"); } Dreptunghi(double w1, double h1) { // Constructor cu doua argumente x=0; y=0; w=w1; h=h1; System.out.println("Instantiere dreptunghi"); } Dreptunghi() { // Constructor fara argumente x=0; y=0; w=0; h=0; System.out.println("Instantiere dreptunghi"); } } Constructorii sunt apelat¸i automat la instant¸ierea unui obiect. In cazul ˆın care dorim s˘a apel˘am explicit constructorul unei clase folosim expresia this( argumente ), care apeleaz˘a constructorul corespunz˘ator (ca argumente) al clasei respective. Aceast˘a metod˘a este folosit˘a atunci cˆand sunt implementat¸i mai mult¸i constructori pentru o clas˘a, pentru a nu repeta secvent¸ele de cod scrise deja la constructorii cu mai multe argumente (mai generali). Mai eficient, f˘ar˘a

44

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

a repeta acelea¸si secvent¸e de cod ˆın tot¸i constructorii (cum ar fi afi¸sarea mesajului ”Instantiere dreptunghi”), clasa de mai sus poate fi rescris˘a astfel: class Dreptunghi { double x, y, w, h; Dreptunghi(double x1, double y1, double w1, double h1) { // Implementam doar constructorul cel mai general x=x1; y=y1; w=w1; h=h1; System.out.println("Instantiere dreptunghi"); } Dreptunghi(double w1, double h1) { this(0, 0, w1, h1); // Apelam constructorul cu 4 argumente } Dreptunghi() { this(0, 0); // Apelam constructorul cu 2 argumente } } Dintr-o subclas˘a putem apela explicit constructorii superclasei cu expresia super( argumente ). S˘a presupunem c˘a dorim s˘a cre˘am clasa Patrat, derivat˘a din clasa Dreptunghi: class Patrat extends Dreptunghi { Patrat(double x, double y, double d) { super(x, y, d, d); // Apelam constructorul superclasei } }

Atent¸ie Apelul explcit al unui constructor nu poate ap˘area decˆat ˆıntr-un alt constructor si trebuie s˘a fie prima instruct¸iune din constructorul respectiv.

2.2. CREAREA CLASELOR

45

Constructorul implicit Constructorii sunt apelat¸i automat la instant¸ierea unui obiect. In cazul ˆın care scriem o clas˘a care nu are declarat nici un constructor, sistemul ˆıi creeaz˘a automat un constructor implicit, care nu prime¸ste nici un argument ¸si care nu face nimic. Deci prezent¸a constructorilor ˆın corpul unei clase nu este obligatorie. Dac˘a ˆıns˘a scriem un constructor pentru o clas˘a, care are mai mult de un argument, atunci constructorul implicit (f˘ar˘a nici un argument) nu va mai fi furnizat implicit de c˘atre sistem. S˘a consider˘am, ca exemplu, urm˘atoarele declarat¸ii de clase: class Dreptunghi { double x, y, w, h; // Nici un constructor } class Cerc { double x, y, r; // Constructor cu 3 argumente Cerc(double x, double y, double r) { ... }; } S˘a consider˘am acum dou˘a instant¸ieri ale claselor de mai sus: Dreptunghi d = new Dreptunghi(); // Corect (a fost generat constructorul implicit) Cerc c; c = new Cerc(); // Eroare la compilare ! c = new Cerc(0, 0, 100); // Varianta corecta In cazul mo¸stenirii unei clase, instant¸ierea unui obiect din clasa extins˘a implic˘a instant¸ierea unui obiect din clasa p˘arinte. Din acest motiv, fiecare constructor al clasei fiu va trebui s˘a aib˘a un constructor cu aceea¸si signatur˘a ˆın p˘arinte sau s˘a apeleze explicit un constructor al clasei extinse folosind expresia super([argumente]), ˆın caz contrar fiind semnalat˘a o eroare la compilare.

46

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

class A { int x=1; A(int x) { this.x = x;} } class B extends A { // Corect B() {super(2);} B(int x) {super.x = x;} } class C extends A { // Eroare la compilare ! C() {super.x = 2;} C(int x) {super.x = x;} } Constructorii unei clase pot avea urm˘atorii modificatori de acces: public, protected, private ¸si cel implicit. • public In orice alt˘a clas˘a se pot crea instant¸e ale clasei respective. • protected Doar ˆın subclase pot fi create obiecte de tipul clasei respective. • private In nici o alt˘a clas˘a nu se pot instant¸ia obiecte ale acestei clase. O astfel de clas˘a poate cont¸ine metode publice (numite ”factory methods”) care s˘a fie responsabile cu crearea obiectelor, controlˆand ˆın felul acesta diverse aspecte legate de instant¸ierea clasei respective. • implicit Doar ˆın clasele din acela¸si pachet se pot crea instant¸e ale clasei respective.

2.2.5

Declararea variabilelor

Variabilele membre ale unei clase se declar˘a de obicei ˆınaintea metodelor, de¸si acest lucru nu este impus de c˘atre compilator.

2.2. CREAREA CLASELOR

47

class NumeClasa { // Declararea variabilelor // Declararea metodelor } Variabilele membre ale unei clase se declar˘a ˆın corpul clasei ¸si nu ˆın corpul unei metode, fiind vizibile ˆın toate metodele respectivei clase. Variabilele declarate ˆın cadrul unei metode sunt locale metodei respective. Declararea unei variabile presupune specificarea urm˘atoarelor lucruri: • numele variabilei • tipul de date al acesteia • nivelul de acces la acea variabila din alte clase • dac˘a este constant˘a sau nu • dac˘a este variabil˘a de instant¸˘a sau de clas˘a • alt¸i modificatori Generic, o variabil˘a se declar˘a astfel: [modificatori] Tip numeVariabila [ = valoareInitiala ]; unde un modificator poate fi : • un modificator de acces : public, protected, private (vezi ”Modificatori de acces pentru membrii unei clase”) • unul din cuvintele rezervate: static, final, transient, volatile Exemple de declarat¸ii de variabile membre: class Exemplu { double x; protected static int n; public String s = "abcd"; private Point p = new Point(10, 10); final static long MAX = 100000L; }

48

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

S˘a analiz˘am modificatorii care pot fi specificat¸i pentru o variabil˘a, alt¸ii decˆat cei de acces care sunt tratati ˆıntr-o sect¸iune separata: ”Specificatori de acces pentru membrii unei clase”. • static Prezent¸a lui declar˘a c˘a o variabil˘a este variabil˘a de clas˘a ¸si nu de instant¸˘a. (vezi ”Membri de instant¸a ¸si membri de clas˘a”) int variabilaInstanta ; static int variabilaClasa; • final Indic˘a faptul c˘a valoarea variabilei nu mai poate fi schimbat˘a, cu alte cuvinte este folosit pentru declararea constantelor. final double PI = 3.14 ; ... PI = 3.141; // Eroare la compilare ! Prin convent¸ie, numele variabilelor finale se scriu cu litere mari. Folosirea lui final aduce o flexibilitate sporit˘a ˆın lucrul cu constante, ˆın sensul c˘a valoarea unei variabile nu trebuie specificat˘a neap˘arat la declararea ei (ca ˆın exemplul de mai sus), ci poate fi specificat˘a ¸si ulterior ˆıntr-un constructor, dup˘a care ea nu va mai putea fi modificat˘a. class Test { final int MAX; Test() { MAX = 100; // Corect MAX = 200; // Eroare la compilare ! } } • transient Este folosit la serializarea obiectelor, pentru a specifica ce variabile membre ale unui obiect nu particip˘a la serializare. (vezi ”Serializarea obiectelor”)

2.2. CREAREA CLASELOR

49

• volatile Este folosit pentru a semnala compilatorului s˘a nu execute anumite optimiz˘ari asupra membrilor unei clase. Este o facilitate avansat˘a a limbajului Java.

2.2.6

this ¸si super

Sunt variabile predefinite care fac referint¸a, ˆın cadrul unui obiect, la obiectul propriu-zis (this), respectiv la instant¸a p˘arintelui (super). Sunt folosite ˆın general pentru a rezolva conflicte de nume prin referirea explicit˘a a unei variabile sau metode membre. Dup˘a cum am v˘azut, utilizate sub form˘a de metode au rolul de a apela constructorii corespunz˘atori ca argumente ai clasei curente, respectiv ai superclasei class A { int x; A() { this(0); } A(int x) { this.x = x; } void metoda() { x ++; } } class B extends A { B() { this(0); } B(int x) { super(x); System.out.println(x); } void metoda() { super.metoda();

50

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE System.out.println(x); }

}

2.3 2.3.1

Implementarea metodelor Declararea metodelor

Metodele sunt responsabile cu descrierea comportamentului unui obiect. Intrucˆat Java este un limbaj de programare complet orientat-obiect, metodele se pot g˘asi doar ˆın cadrul claselor. Generic, o metod˘a se declar˘a astfel: [modificatori] TipReturnat numeMetoda ( [argumente] ) [throws TipExceptie1, TipExceptie2, ...] { // Corpul metodei } unde un modificator poate fi : • un specificator de acces : public, protected, private (vezi ”Specificatori de acces pentru membrii unei clase”) • unul din cuvintele rezervate: static, abstract, final, native, synchronized S˘a analiz˘am modificatorii care pot fi specificat¸i pentru o metod˘a, alt¸ii decˆat cei de acces care sunt tratat¸i ˆıntr-o sect¸iune separat˘a. • static Prezent¸a lui declar˘a c˘a o metod˘a este de clas˘a ¸si nu de instant¸˘a. (vezi ”Membri de instant¸a ¸si membri de clas˘a”) void metodaInstanta(); static void metodaClasa(); • abstract Permite declararea metodelor abstracte. O metod˘a abstract˘a este o metod˘a care nu are implementare ¸si trebuie obligatoriu s˘a fac˘a parte dintr-o clas˘a abstract˘a. (vezi ”Clase ¸si metode abstracte”)

2.3. IMPLEMENTAREA METODELOR

51

• final Specific˘a faptul c˘a acea metoda nu mai poate fi supradefinit˘a ˆın subclasele clasei ˆın care ea este definit˘a ca fiind final˘a. Acest lucru este util dac˘a respectiva metod˘a are o implementare care nu trebuie schimbat˘a sub nici o form˘a ˆın subclasele ei, fiind critic˘a pentru consistent¸a st˘arii unui obiect. De exemplu, student¸ilor unei universit˘a¸ti trebuie s˘a li se calculeze media finala, ˆın funct¸ie de notele obt¸inute la examene, ˆın aceea¸si manier˘a, indiferent de facultatea la care sunt.

class Student { ... final float calcMedie(float note[], float ponderi[]) { ... } ... } class StudentInformatica extends Student { float calcMedie(float note[], float ponderi[]) { return 10.00; } }// Eroare la compilare !

• native In cazul ˆın care avem o libr˘arie important˘a de funct¸ii scrise ˆın alt limbaj de programare, cum ar fi C, C++ ¸si limbajul de asamblare, acestea pot fi refolosite din programele Java. Tehnologia care permite acest lucru se nume¸ste JNI (Java Native Interface) ¸si permite asocierea dintre metode Java declarate cu native ¸si metode native scrise ˆın limbajele de programare ment¸ionate. • synchronized Este folosit ˆın cazul ˆın care se lucreaz˘a cu mai multe fire de execut¸ie iar metoda respectiv˘a gestioneaz˘a resurse comune. Are ca efect construirea unui monitor care nu permite executarea metodei, la un moment dat, decˆat unui singur fir de execut¸ie. (vezi ”Fire de executie”)

52

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

2.3.2

Tipul returnat de o metod˘ a

Metodele pot sau nu s˘a returneze o valoare la terminarea lor. Tipul returnat poate fi atˆat un tip primitiv de date sau o referint¸˘a la un obiect al unei clase. In cazul ˆın care o metod˘a nu returneaz˘a nimic atunci trebuie obligatoriu specificat cuvˆantul cheie void ca tip returnat: public void afisareRezultat() { System.out.println("rezultat"); } private void deseneaza(Shape s) { ... return; } Dac˘a o metod˘a trebuie s˘a returneze o valoare acest lucru se realizeaz˘a prin intermediul instruct¸iunii return, care trebuie s˘a apar˘a ˆın toate situat¸iile de terminare a funct¸iei. double radical(double x) { if (x >= 0) return Math.sqrt(x); else { System.out.println("Argument negativ !"); // Eroare la compilare // Lipseste return pe aceasta ramura } } In cazul ˆın care ˆın declarat¸ia funct¸iei tipul returnat este un tip primitiv de date, valoarea returnat˘a la terminarea funct¸iei trebuie s˘a aib˘a obligatoriu acel tip sau un subtip al s˘au, altfel va fi furnizat˘a o eroare la compilare. In general, orice atribuire care implic˘a pierderi de date este tratat˘a de compilator ca eroare. int metoda() { return 1.2; // Eroare } int metoda() {

2.3. IMPLEMENTAREA METODELOR

53

return (int)1.2; // Corect } double metoda() { return (float)1; // Corect } Dac˘a valoarea returnat˘a este o referint¸˘a la un obiect al unei clase, atunci clasa obiectului returnat trebuie s˘a coincid˘a sau s˘a fie o subclas˘a a clasei specificate la declararea metodei. De exemplu, fie clasa Poligon ¸si subclasa acesteia Patrat. Poligon metoda1( ) { Poligon p = new Poligon(); Patrat t = new Patrat(); if (...) return p; // Corect else return t; // Corect } Patrat metoda2( ) { Poligon p = new Poligon(); Patrat t = new Patrat(); if (...) return p; // Eroare else return t; // Corect }

2.3.3

Trimiterea parametrilor c˘ atre o metod˘ a

Signatura unei metode este dat˘a de numarul ¸si tipul argumentelor primite de acea metod˘a. Tipul de date al unui argument poate fi orice tip valid al limbajului Java, atˆat tip primitiv cˆat ¸si tip referint¸˘a. TipReturnat metoda([Tip1 arg1, Tip2 arg2, ...]) Exemplu:

54

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE void adaugarePersoana(String nume, int varsta, float salariu) // String este tip referinta // int si float sunt tipuri primitive

Spre deosebire de alte limbaje, ˆın Java nu pot fi trimise ca parametri ai unei metode referint¸e la alte metode (funct¸ii), ˆıns˘a pot fi trimise referint¸e la obiecte care s˘a cont¸in˘a implementarea acelor metode, pentru a fi apelate. Pˆana la aparit¸ia versiunii 1.5, ˆın Java o metod˘a nu putea primi un num˘ar variabil de argumente, ceea ce ˆınseamna c˘a apelul unei metode trebuia s˘a se fac˘a cu specificarea exact˘a a numarului ¸si tipurilor argumentelor. Vom analiza ˆıntr-o sect¸iune separat˘a modalitate de specificare a unui num˘ar variabil de argumente pentru o metod˘a. Numele argumentelor primite trebuie s˘a difere ˆıntre ele ¸si nu trebuie s˘a coincid˘a cu numele nici uneia din variabilele locale ale metodei. Pot ˆıns˘a s˘a coincid˘a cu numele variabilelor membre ale clasei, caz ˆın care diferent¸ierea dintre ele se va face prin intermediul variabile this. class Cerc { int x, y, raza; public Cerc(int x, int y, int raza) { this.x = x; this.y = y; this.raza = raza; } } In Java argumentele sunt trimise doar prin valoare (pass-by-value). Acest lucru ˆınseamn˘a c˘a metoda recept¸ioneaz˘a doar valorile variabilelor primite ca parametri. Cˆand argumentul are tip primitiv de date, metoda nu-i poate schimba valoarea decˆat local (ˆın cadrul metodei); la revenirea din metod˘a variabila are aceea¸si valoare ca ˆınaintea apelului, modific˘arile f˘acute ˆın cadrul metodei fiind pierdute. Cˆand argumentul este de tip referint¸˘a, metoda nu poate schimba valoarea referint¸ei obiectului, ˆıns˘a poate apela metodele acelui obiect ¸si poate modifica orice variabil˘a membr˘a accesibil˘a. A¸sadar, dac˘a dorim ca o metod˘a s˘a schimbe starea (valoarea) unui argument primit, atunci el trebuie s˘a fie neaparat de tip referint¸˘a.

2.3. IMPLEMENTAREA METODELOR

55

De exemplu, s˘a consider˘am clasa Cerc descris˘a anterior ˆın care dorim s˘a implement˘am o metod˘a care s˘a returneze parametrii cercului. // Varianta incorecta: class Cerc { private int x, y, raza; public void aflaParametri(int valx, int valy, int valr) { // Metoda nu are efectul dorit! valx = x; valy = y; valr = raza; } } Aceast˘a metod˘a nu va realiza lucrul propus ˆıntrucˆat ea prime¸ste doar valorile variabilelor valx, valy ¸ si valr ¸si nu referint¸e la ele (adresele lor de memorie), astfel ˆıncˆat s˘a le poat˘a modifica valorile. In concluzie, metoda nu realizeaz˘a nimic pentru c˘a nu poate schimba valorile variabilelor primite ca argumente. Pentru a rezolva lucrul propus trebuie s˘a definim o clas˘a suplimentar˘a care s˘a descrie parametrii pe care dorim s˘a-i afl˘am: // Varianta corecta class Param { public int x, y, raza; } class Cerc { private int x, y, raza; public void aflaParametri(Param param) { param.x = x; param.y = y; param.raza = raza; } } Argumentul param are tip referint¸˘a ¸si, de¸si nu ˆıi schimb˘am valoarea (valoarea sa este adresa de memorie la care se gase¸ste ¸si nu poate fi schimbat˘a),

56

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

putem schimba starea obiectului, adic˘a informat¸ia propriu-zis˘a cont¸inut˘a de acesta.

Varianta de mai sus a fost dat˘a pentru a clarifica modul de trimitere a argumentelor unei metode. Pentru a afla ˆıns˘a valorile variabilelor care descriu starea unui obiect se folosesc metode de tip getter ˆınsot¸ite de metode setter care s˘a permit˘a schimbarea st˘arii obiectului: class Cerc { private int x, y, raza; public int getX() { return x; } public void setX(int x) { this.x = x; } ... }

2.3.4

Metode cu num˘ ar variabil de argumente

Incepˆand cu versiunea 1.5 a limbajului Java, exist˘a posibilitate de a declara metode care s˘a primeasc˘a un num˘ar variabil de argumente. Noutatea const˘a ˆın folosirea simbolului ..., sintaxa unei astfel de metode fiind: [modificatori] TipReturnat metoda(TipArgumente ...

args)

args reprezint˘a un vector avˆand tipul specificat ¸si instant¸iat cu un num˘ar variabil de argumente, ˆın funct¸ie de apelul metodei. Tipul argumentelor poate fi referint¸˘a sau primitiv. Metoda de mai jos afi¸seaz˘a argumentele primite, care pot fi de orice tip: void metoda(Object ... args) { for(int i=0; i<args.length; i++) System.out.println(args[i]); } ... metoda("Hello"); metoda("Hello", "Java", 1.5);

2.3. IMPLEMENTAREA METODELOR

2.3.5

57

Supraˆınc˘ arcarea ¸si supradefinirea metodelor

Supraˆınc˘arcarea ¸si supradefinirea metodelor sunt dou˘a concepte extrem de utile ale program˘arii orientate obiect, cunoscute ¸si sub denumirea de polimorfism, ¸si se refer˘a la: • supraˆıncarcarea (overloading) : ˆın cadrul unei clase pot exista metode cu acela¸si nume cu condit¸ia ca signaturile lor s˘a fie diferite (lista de argumente primite s˘a difere fie prin num˘arul argumentelor, fie prin tipul lor) astfel ˆıncˆat la apelul funct¸iei cu acel nume s˘a se poat˘a stabili ˆın mod unic care dintre ele se execut˘a. • supradefinirea (overriding): o subclas˘a poate rescrie o metod˘a a clasei p˘arinte prin implementarea unei metode cu acela¸si nume ¸si aceea¸si signatur˘a ca ale superclasei. class A { void metoda() { System.out.println("A: metoda fara parametru"); } // Supraincarcare void metoda(int arg) { System.out.println("A: metoda cu un parametru"); } } class B extends A { // Supradefinire void metoda() { System.out.println("B: metoda fara parametru"); } } O metod˘a supradefinit˘a poate s˘a: • ignore complet codul metodei corespunz˘atoare din superclas˘a (cazul de mai sus): B b = new B(); b.metoda(); // Afiseaza "B: metoda fara parametru"

58

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE • extind˘ a codul metodei p˘arinte, executˆand ˆınainte de codul propriu ¸si funct¸ia p˘arintelui: class B extends A { // Supradefinire prin extensie void metoda() { super.metoda(); System.out.println("B: metoda fara parametru"); } } . . . B b = new B(); b.metoda(); /* Afiseaza ambele mesaje: "A: metoda fara parametru" "B: metoda fara parametru" */

O metod˘a nu poate supradefini o metod˘a declarat˘a final˘a ˆın clasa p˘arinte. Orice clas˘a care nu este abstract˘a trebuie obligatoriu s˘a supradefineasc˘a metodele abstracte ale superclasei (dac˘a este cazul). In cazul ˆın care o clas˘a nu supradefine¸ste toate metodele abstracte ale p˘arintelui, ea ˆıns˘a¸si este abstract˘a ¸si va trebui declarat˘a ca atare. In Java nu este posibil˘a supraˆınc˘arcarea operatorilor.

2.4

Modificatori de acces

Modificatorii de acces sunt cuvinte rezervate ce controleaz˘a accesul celorlate clase la membrii unei clase. Specificatorii de acces pentru variabilele ¸si metodele unei clase sunt: public, protected, private ¸si cel implicit (la nivel de pachet), iar nivelul lor de acces este dat ˆın tabelul de mai jos: Specificator Clasa Sublasa Pachet Oriunde private X protected X X* X public X X X X implicit X X

˘ S¸I MEMBRI DE CLASA ˘ 2.5. MEMBRI DE INSTANT ¸A

59

A¸sadar, dac˘a nu este specificat nici un modificator de acces, implicit nivelul de acces este la nivelul pachetului. In cazul ˆın care declar˘am un membru ”protected” atunci accesul la acel membru este permis din subclasele clasei ˆın care a fost declarat dar depinde ¸si de pachetul ˆın care se gase¸ste subclasa: dac˘a sunt ˆın acela¸si pachet accesul este permis, dac˘a nu sunt ˆın acela¸si pachet accesul nu este permis decˆat pentru obiecte de tipul subclasei. Exemple de declarat¸ii: private int secretPersonal; protected String secretDeFamilie; public Vector pentruToti; long doarIntrePrieteni; private void metodaInterna(); public String informatii();

2.5

Membri de instant¸˘ a ¸si membri de clas˘ a

O clas˘a Java poate cont¸ine dou˘a tipuri de variabile ¸si metode : • de instant¸˘a: declarate f˘ ar˘ a modificatorul static, specifice fiec˘arei instant¸e create dintr-o clas˘a ¸si • de clas˘a: declarate cu modificatorul static, specifice clasei.

2.5.1

Variabile de instant¸˘ a ¸si de clas˘ a

Cˆand declar˘am o variabil˘a membr˘a f˘ar˘a modificatorul static, cum ar fi x ˆın exemplul de mai jos: class Exemplu { int x ; //variabila de instanta } se declar˘a de fapt o variabil˘a de instant¸˘a, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a la fiecare creare a unui obiect al clasei Exemplu sistemul aloc˘a o zon˘a de memorie separat˘a pentru memorarea valorii lui x. Exemplu o1 = new Exemplu(); o1.x = 100;

60

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE Exemplu o2 = new Exemplu(); o2.x = 200; System.out.println(o1.x); // Afiseaza 100 System.out.println(o2.x); // Afiseaza 200

A¸sadar, fiecare obiect nou creat va putea memora valori diferite pentru variabilele sale de instant¸˘a. Pentru variabilele de clas˘a (statice) sistemul aloc˘a o singur˘a zon˘a de memorie la care au acces toate instant¸ele clasei respective, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a dac˘a un obiect modific˘a valoarea unei variabile statice ea se va modifica ¸si pentru toate celelalte obiecte. Deoarece nu depind de o anumit˘a instant¸a˘ a unei clase, variabilele statice pot fi referite ¸si sub forma: NumeClasa.numeVariabilaStatica class Exemplu { int x ; // Variabila de static long n; // Variabila de } . . . Exemplu o1 = new Exemplu(); Exemplu o2 = new Exemplu(); o1.n = 100; System.out.println(o2.n); o2.n = 200; System.out.println(o1.n); System.out.println(Exemplu.n); // o1.n, o2.n si Exemplu.n sunt

instanta clasa

// Afiseaza 100 // Afiseaza 200 // Afiseaza 200 referinte la aceeasi valoare

Init¸ializarea variabilelor de clas˘a se face o singur˘a dat˘a, la ˆınc˘arcarea ˆın memorie a clasei respective, ¸si este realizat˘a prin atribuiri obi¸snuite: class Exemplu { static final double PI = 3.14; static long nrInstante = 0; static Point p = new Point(0,0); }

˘ S¸I MEMBRI DE CLASA ˘ 2.5. MEMBRI DE INSTANT ¸A

2.5.2

61

Metode de instant¸˘ a ¸si de clas˘ a

Similar ca la variabile, metodele declarate f˘ar˘a modificatorul static sunt metode de instant¸˘a iar cele declarate cu static sunt metode de clas˘a (statice). Diferent¸a ˆıntre cele dou˘a tipuri de metode este urm˘atoarea: • metodele de instant¸˘a opereaz˘a atˆat pe variabilele de instant¸˘a cˆat ¸si pe cele statice ale clasei; • metodele de clas˘a opereaz˘a doar pe variabilele statice ale clasei. class Exemplu { int x ; // Variabila de instanta static long n; // Variabila de clasa void metodaDeInstanta() { n ++; // Corect x --; // Corect } static void metodaStatica() { n ++; // Corect x --; // Eroare la compilare ! } } Intocmai ca ¸si la variabilele statice, ˆıntrucˆat metodele de clas˘a nu depind de starea obiectelor clasei respective, apelul lor se poate face ¸si sub forma: NumeClasa.numeMetodaStatica Exemplu.metodaStatica(); // Corect, echivalent cu Exemplu obj = new Exemplu(); obj.metodaStatica(); // Corect, de asemenea Metodele de instant¸˘a nu pot fi apelate decˆat pentru un obiect al clasei respective: Exemplu.metodaDeInstanta(); // Eroare la compilare ! Exemplu obj = new Exemplu(); obj.metodaDeInstanta(); // Corect

62

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

2.5.3

Utilitatea membrilor de clas˘ a

Membrii de clas˘a sunt folosit¸i pentru a pune la dispozit¸ie valori ¸si metode independente de starea obiectelor dintr-o anumita clas˘a.

Declararea eficient˘ a a constantelor S˘a consider˘am situat¸ia cˆand dorim s˘a declar˘am o constant˘a. class Exemplu { final double PI = 3.14; // Variabila finala de instanta } La fiecare instant¸iere a clasei Exemplu va fi rezervat˘a o zon˘a de memorie pentru variabilele finale ale obiectului respectiv, ceea ce este o risip˘a ˆıntrucˆat aceste constante au acelea¸si valori pentru toate instant¸ele clasei. Declararea corect˘a a constantelor trebuie a¸sadar facut˘a cu modificatorii static ¸si final, pentru a le rezerva o singur˘a zon˘a de memorie, comun˘a tuturor obiectelor: class Exemplu { static final double PI = 3.14; // Variabila finala de clasa }

Num˘ ararea obiectelor unei clase Num˘ararea obiectelor unei clase poate fi f˘acut˘a extrem de simplu folosind o variabil˘a static˘a ¸si este util˘a ˆın situat¸iile cˆand trebuie s˘a control˘am diver¸si parametri legat¸i de crearea obiectelor unei clase. class Exemplu { static long nrInstante = 0; Exemplu() { // Constructorul este apelat la fiecare instantiere nrInstante ++; } }

˘ S¸I MEMBRI DE CLASA ˘ 2.5. MEMBRI DE INSTANT ¸A

63

Implementarea funct¸iilor globale Spre deosebire de limbajele de programare procedurale, ˆın Java nu putem avea funct¸ii globale definite ca atare, ˆıntrucˆat ”orice este un obiect”. Din acest motiv chiar ¸si metodele care au o funct¸ionalitate global˘a trebuie implementate ˆın cadrul unor clase. Acest lucru se va face prin intermediul metodelor de clas˘a (globale), deoarece acestea nu depind de starea particular˘a a obiectelor din clasa respectiv˘a. De exemplu, s˘a consider˘am funct¸ia sqrt care extrage radicalul unui num˘ar ¸si care se g˘ase¸ste ˆın clasa Math. Dac˘a nu ar fi fost funct¸ie de clas˘a, apelul ei ar fi trebuit f˘acut astfel (incorect, de altfel): // Incorect ! Math obj = new Math(); double rad = obj.sqrt(121); ceea ce ar fi fost extrem de nepl˘acut... Fiind ˆıns˘a metod˘a static˘a ea poate fi apelat˘a prin: Math.sqrt(121) . A¸sadar, funct¸iile globale necesare unei aplicat¸ii vor fi grupate corespunz˘ator ˆın diverse clase ¸si implementate ca metode statice.

2.5.4

Blocuri statice de init¸ializare

Variabilele statice ale unei clase sunt init¸ializate la un moment care precede prima utilizare activ˘a a clasei respective. Momentul efectiv depinde de implementarea ma¸sinii virtuale Java ¸si poart˘a numele de init¸ializarea clasei. Pe lˆang˘a setarea valorilor variabilelor statice, ˆın aceast˘a etap˘a sunt executate ¸si blocurile statice de init¸ializare ale clasei. Acestea sunt secvent¸e de cod de forma: static { // Bloc static de initializare; ... } care se comport˘a ca o metod˘a static˘a apelat˘a automat de c˘atre ma¸sina virtual˘a. Variabilele referite ˆıntr-un bloc static de init¸ializare trebuie s˘a fie obligatoriu de clas˘a sau locale blocului: public class Test { // Declaratii de variabile statice

64

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE static int x = 0, y, z; // Bloc static de initializare static { System.out.println("Initializam..."); int t=1; y = 2; z = x + y + t; } Test() { /* La executia constructorului variabilele de clasa sunt deja initializate si toate blocurile statice de initializare au fost obligatoriu executate in prealabil. */ ... }

}

2.6 2.6.1

Clase imbricate Definirea claselor imbricate

O clas˘a imbricat˘a este, prin definit¸ie, o clas˘a membr˘a a unei alte clase, numit˘a ¸si clas˘a de acoperire. In funct¸ie de situat¸ie, definirea unei clase interne se poate face fie ca membru al clasei de acoperire - caz ˆın care este accesibil˘a tuturor metodelor, fie local ˆın cadrul unei metode. class ClasaDeAcoperire{ class ClasaImbricata1 { // Clasa membru } void metoda() { class ClasaImbricata2 { // Clasa locala metodei } }

2.6. CLASE IMBRICATE

65

} Folosirea claselor imbricate se face atunci cˆand o clas˘a are nevoie ˆın implementarea ei de o alt˘a clas˘a ¸si nu exist˘a nici un motiv pentru care aceasta din urm˘a s˘a fie declarat˘a de sine st˘at˘atoare (nu mai este folosit˘a nic˘aieri). O clas˘a imbricat˘a are un privilegiu special fat¸˘a de celelalte clase ¸si anume acces nerestrict¸ionat la toate variabilele clasei de acoperire, chiar dac˘a acestea sunt private. O clas˘a declarat˘a local˘a unei metode va avea acces ¸si la variabilele finale declarate ˆın metoda respectiv˘a. class ClasaDeAcoperire{ private int x=1; class ClasaImbricata1 { int a=x; } void metoda() { final int y=2; int z=3; class ClasaImbricata2 { int b=x; int c=y; int d=z; // Incorect } } } O clas˘a imbricat˘a membr˘a (care nu este local˘a unei metode) poate fi referit˘a din exteriorul clasei de acoperire folosind expresia ClasaDeAcoperire.ClasaImbricata A¸sadar, clasele membru pot fi declarate cu modificatorii public, protected, private pentru a controla nivelul lor de acces din exterior, ˆıntocmai ca orice variabil˘a sau metod˘a mebr˘a a clasei. Pentru clasele imbricate locale unei metode nu sunt permi¸si acest¸i modificatori. Toate clasele imbricate pot fi declarate folosind modificatorii abstract ¸si final, semnificat¸ia lor fiind aceea¸si ca ¸si ˆın cazul claselor obi¸snuite.

66

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

2.6.2

Clase interne

Spre deosebire de clasele obi¸snuite, o clas˘a imbricat˘a poate fi declarat˘a static˘a sau nu. O clas˘a imbricat˘a nestatic˘a se nume¸ste clasa intern˘ a. class ClasaDeAcoperire{ ... class ClasaInterna { ... } static class ClasaImbricataStatica { ... } } Diferent¸ierea acestor denumiri se face deoarece: • o ”clas˘a imbricat˘a” reflect˘a relat¸ia sintactic˘a a dou˘a clase: codul unei clase apare ˆın interiorul codului altei clase; • o ”clas˘a intern˘a” reflect˘a relat¸ia dintre instant¸ele a dou˘a clase, ˆın sensul c˘a o instant¸a a unei clase interne nu poate exista decat ˆın cadrul unei instant¸e a clasei de acoperire. In general, cele mai folosite clase imbricate sunt cele interne. A¸sadar, o clas˘a intern˘a este o clas˘a imbricat˘a ale carei instant¸e nu pot exista decˆat ˆın cadrul instant¸elor clasei de acoperire ¸si care are acces direct la tot¸i membrii clasei sale de acoperire.

2.6.3

Identificare claselor imbricate

Dup˘a cum ¸stim orice clas˘a produce la compilare a¸sa numitele ”unit˘a¸ti de compilare”, care sunt fi¸siere avˆand numele clasei respective ¸si extensia .class ¸si care cont¸in toate informat¸iile despre clasa respectiv˘a. Pentru clasele imbricate aceste unit˘a¸ti de compilare sunt denumite astfel: numele clasei de acoperire, urmat de simbolul ’$’ apoi de numele clasei imbricate. class ClasaDeAcoperire{ class ClasaInterna1 {} class ClasaInterna2 {} }

2.7. CLASE S¸I METODE ABSTRACTE

67

Pentru exemplul de mai sus vor fi generate trei fi¸siere: ClasaDeAcoperire.class ClasaDeAcoperire$ClasaInterna1.class ClasaDeAcoperire$ClasaInterna2.class In cazul ˆın care clasele imbricate au la rˆandul lor alte clase imbricate (situat¸ie mai put¸in uzual˘a) denumirea lor se face dup˘a aceea¸si regul˘a: ad˘augarea unui ’$’ ¸si apoi numele clasei imbricate.

2.6.4

Clase anonime

Exist˘a posibilitatea definirii unor clase imbricate locale, f˘ar˘a nume, utilizate doar pentru instant¸ierea unui obiect de un anumit tip. Astfel de clase se numesc clase anonime ¸si sunt foarte utile ˆın situat¸ii cum ar fi crearea unor obiecte ce implementeaz˘a o anumit˘a interfat¸˘a sau extind o anumit˘a clas˘a abstract˘a. Exemple de folosire a claselor anonime vor fi date ˆın capitolul ”Interfet¸e”, precum ¸si extensiv ˆın capitolul ”Interfat¸a grafic˘a cu utilizatorul”. Fi¸sierele rezultate ˆın urma compil˘arii claselor anonime vor avea numele de forma ClasaAcoperire.$1,..., ClasaAcoperire.$n, unde n este num˘arul de clase anonime definite ˆın clasa respectiv˘a de acoperire.

2.7

Clase ¸si metode abstracte

Uneori ˆın proiectarea unei aplicat¸ii este necesar s˘a reprezent˘am cu ajutorul claselor concepte abstracte care s˘a nu poat˘a fi instant¸iate ¸si care s˘a foloseasc˘a doar la dezvoltarea ulterioar˘a a unor clase ce descriu obiecte concrete. De exemplu, ˆın pachetul java.lang exist˘a clasa abstract˘a Number care modeleaz˘a conceptul generic de ”num˘ar”. Intr-un program nu avem ˆıns˘a nevoie de numere generice ci de numere de un anumit tip: ˆıntregi, reale, etc. Clasa Number serve¸ste ca superclas˘a pentru clasele concrete Byte, Double, Float, Integer, Long ¸si Short, ce implementeaz˘a obiecte pentru descrierea numerelor de un anumit tip. A¸sadar, clasa Number reprezint˘a un concept abstract ¸si nu vom putea instant¸ia obiecte de acest tip - vom folosi ˆın schimb subclasele sale. Number numar = new Number(); // Eroare Integer intreg = new Integer(10); // Corect

68

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

2.7.1

Declararea unei clase abstracte

Declararea unei clase abstracte se face folosind cuvˆantul rezervat abstract: [public] abstract class ClasaAbstracta [extends Superclasa] [implements Interfata1, Interfata2, ...] { // Declaratii uzuale // Declaratii de metode abstracte } O clas˘a abstract˘a poate avea modificatorul public, accesul implicit fiind la nivel de pachet, dar nu poate specifica modificatorul final, combinat¸ia abstract final fiind semnalat˘a ca eroare la compilare - de altfel, o clas˘a declarat˘a astfel nu ar avea nici o utilitate. O clas˘a abstract˘a poate cont¸ine acelea¸si elemente membre ca o clas˘a obi¸snuit˘a, la care se adaug˘a declarat¸ii de metode abstracte - f˘ar˘a nici o implementare.

2.7.2

Metode abstracte

Spre deosebire de clasele obi¸snuite care trebuie s˘a furnizeze implement˘ari pentru toate metodele declarate, o clas˘a abstract˘a poate cont¸ine metode f˘ar˘a nici o implementare. Metodele fara nici o implementare se numesc metode abstracte ¸si pot ap˘area doar ˆın clase abstracte. In fat¸a unei metode abstracte trebuie s˘a apar˘a obligatoriu cuvˆantul cheie abstract, altfel va fi furnizat˘a o eroare de compilare. abstract class ClasaAbstracta { abstract void metodaAbstracta(); // Corect void metoda(); // Eroare } In felul acesta, o clas˘a abstract˘a poate pune la dispozit¸ia subclaselor sale un model complet pe care trebuie s˘a-l implementeze, furnizˆand chiar implementarea unor metode comune tuturor claselor ¸si l˘asˆand explicitarea altora

2.7. CLASE S¸I METODE ABSTRACTE

69

fiec˘arei subclase ˆın parte. Un exemplu elocvent de folosire a claselor ¸si metodelor abstracte este descrierea obiectelor grafice ˆıntr-o manier˘a orientat˘a-obiect. • Obiecte grafice: linii, dreptunghiuri, cercuri, curbe Bezier, etc • St˘ari comune: pozit¸ia(originea), dimensiunea, culoarea, etc • Comportament: mutare, redimensionare, desenare, colorare, etc. Pentru a folosi st˘arile ¸si comportamentele comune acestor obiecte ˆın avantajul nostru putem declara o clas˘a generic˘a GraphicObject care s˘a fie superclas˘a pentru celelalte clase. Metodele abstracte vor fi folosite pentru implementarea comportamentului specific fiec˘arui obiect, cum ar fi desenarea iar cele obi¸snuite pentru comportamentul comun tuturor, cum ar fi schimbarea originii. Implementarea clasei abstracte GraphicObject ar putea ar˘ata astfel: abstract class GraphicObject { // Stari comune private int x, y; private Color color = Color.black; ... // Metode comune public void setX(int x) { this.x = x; } public void setY(int y) { this.y = y; } public void setColor(Color color) { this.color = color; } ... // Metode abstracte abstract void draw(); ... }

70

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

O subclas˘a care nu este abstract˘a a unei clase abstracte trebuie s˘a furnizeze obligatoriu implement˘ari ale metodelor abstracte definite ˆın superclas˘a. Implementarea claselor pentru obiecte grafice ar fi: class Circle extends GraphicObject { void draw() { // Obligatoriu implementarea ... } } class Rectangle extends GraphicObject { void draw() { // Obligatoriu implementarea ... } } Legat de metodele abstracte, mai trebuie ment¸ionate urm˘atoarele: • O clas˘a abstract˘a poate s˘a nu aib˘a nici o metod˘a abstract˘a. • O metod˘a abstract˘a nu poate ap˘area decˆat ˆıntr-o clas˘a abstract˘a. • Orice clas˘a care are o metod˘a abstract˘a trebuie declarat˘a ca fiind abstract˘a.

In API-ul oferit de platforma de lucru Java sunt numeroase exemple de ierarhii care folosesc la nivelele superioare clase abstracte. Dintre cele mai importante amintim: • Number: superclasa abstract˘a a tipurilor referint¸˘a numerice • Reader, Writer: superclasele abstracte ale fluxurilor de intrare/ie¸sire pe caractere • InputStream, OutputStream: superclasele abstracte ale fluxurilor de intrare/ie¸sire pe octet¸i • AbstractList, AbstractSet, AbstractMap: superclase abstracte pentru structuri de date de tip colect¸ie

2.8. CLASA OBJECT

71

• Component : superclasa abstract˘a a componentelor folosite ˆın dezvoltarea de aplicat¸ii cu interfat¸˘a grafic˘a cu utilizatorul (GUI), cum ar fi Frame, Button, Label, etc. • etc.

2.8 2.8.1

Clasa Object Orice clas˘ a are o superclas˘ a

Dup˘a cum am v˘azut ˆın sect¸iunea dedicat˘a modalit˘a¸tii de creare a unei clase, clauza ”extends” specific˘a faptul c˘a acea clas˘a extinde (mo¸stene¸ste) o alt˘a clas˘a, numit˘a superclas˘a. O clas˘a poate avea o singur˘a superclas˘a (Java nu suport˘a mo¸stenirea multipl˘a) ¸si chiar dac˘a nu specific˘am clauza ”extends” la crearea unei clase ea totu¸si va avea o superclas˘a. Cu alte cuvinte, ˆın Java orice clas˘a are o superclas˘a ¸si numai una. Evident, trebuie s˘a existe o except¸ie de la aceast˘a regul˘a ¸si anume clasa care reprezint˘a r˘ad˘acina ierarhiei format˘a de relat¸iile de mo¸stenire dintre clase. Aceasta este clasa Object. Clasa Object este ¸si superclasa implicit˘a a claselor care nu specific˘a o anumit˘a superclas˘a. Declarat¸iile de mai jos sunt echivalente: class Exemplu {} class Exemplu extends Object {}

2.8.2

Clasa Object

Clasa Object este cea mai general˘a dintre clase, orice obiect fiind, direct sau indirect, descendent al acestei clase. Fiind p˘arintele tuturor, Object define¸ste ¸si implementeaz˘a comportamentul comun al tuturor celorlalte clase Java, cum ar fi: • posibilitatea test˘arii egalit˘a¸tii valorilor obiectelor, • specificarea unei reprezent˘ari ca ¸sir de caractere a unui obiect , • returnarea clasei din care face parte un obiect, • notificarea altor obiecte c˘a o variabil˘a de condit¸ie s-a schimbat, etc.

72

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

Fiind subclas˘a a lui Object, orice clas˘a ˆıi poate supradefini metodele care nu sunt finale. Metodele cel mai uzual supradefinite sunt: clone, equals/hashCode, finalize, toString. • clone Aceast˘a metod˘a este folosit˘a pentru duplicarea obiectelor (crearea unor clone). Clonarea unui obiect presupune crearea unui nou obiect de acela¸si tip ¸si care s˘a aib˘a aceea¸si stare (acelea¸si valori pentru variabilele sale). • equals, hashCode Acestea sunt, de obicei, supradefinite ˆımpreun˘a. In metoda equals este scris codul pentru compararea egalit˘a¸tii cont¸inutului a dou˘a obiecte. Implicit (implementarea din clasa Object), aceast˘a metod˘a compar˘a referint¸ele obiectelor. Uzual este redefinit˘a pentru a testa dac˘a st˘arile obiectelor coincid sau dac˘a doar o parte din variabilele lor coincid. Metoda hashCode returneaza un cod ˆıntreg pentru fiecare obiect, pentru a testa consistent¸a obiectelor: acela¸si obiect trebuie s˘a returneze acela¸si cod pe durata execut¸iei programului. Dac˘a dou˘a obiecte sunt egale conform metodei equals, atunci apelul metodei hashCode pentru fiecare din cele dou˘a obiecte ar trebui s˘a returneze acela¸si intreg. • finalize In aceast˘a metod˘a se scrie codul care ”cur˘a¸t˘a dup˘a un obiect” ˆınainte de a fi eliminat din memorie de colectorul de gunoaie. (vezi ”Distrugerea obiectelor”) • toString Este folosit˘a pentru a returna o reprezentare ca ¸sir de caractere a unui obiect. Este util˘a pentru concatenarea ¸sirurilor cu diverse obiecte ˆın vederea afi¸s˘arii, fiind apelat˘a automat atunci cˆand este necesar˘a transformarea unui obiect ˆın ¸sir de caractere. Exemplu obj = new Exemplu(); System.out.println("Obiect=" + obj); //echivalent cu System.out.println("Obiect=" + obj.toString());

2.8. CLASA OBJECT

73

S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu, ˆın care implement˘am part¸ial clasa numerelor complexe, ¸si ˆın care vom supradefini metode ale clasei Object. De asemenea, vom scrie un mic program TestComplex ˆın care vom testa metodele clasei definite. Listing 2.1: Clasa numerelor complexe class Complex { private double a ; // partea reala private double b ; // partea imaginara public Complex ( double a , double b ) { this . a = a ; this . b = b ; } public Complex () { this (1 , 0) ; } public boolean equals ( Object obj ) { if ( obj == null ) return false ; if (!( obj instanceof Complex ) ) return false ; Complex comp = ( Complex ) obj ; return ( comp . a == a && comp . b == b ) ; } public Object clone () { return new Complex (a , b ) ; } public String toString () { String semn = ( b > 0 ? " + " : " -" ) ; return a + semn + b + " i " ; } public Complex aduna ( Complex comp ) { Complex suma = new Complex (0 , 0) ; suma . a = this . a + comp . a ; suma . b = this . b + comp . b ; return suma ; } }

74

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

public class TestComplex { public static void main ( String c []) Complex c1 = new Complex (1 ,2) ; Complex c2 = new Complex (2 ,3) ; Complex c3 = ( Complex ) c1 . clone () ; System . out . println ( c1 . aduna ( c2 ) ) ; System . out . println ( c1 . equals ( c2 ) ) ; System . out . println ( c1 . equals ( c3 ) ) ; } }

2.9

{

// 3.0 + 5.0 i // false // true

Conversii automate ˆıntre tipuri

Dup˘a cum v˘azut tipurile Java de date pot fi ˆımp˘art¸ie ˆın primitive ¸si referint¸˘a. Pentru fiecare tip primitiv exist˘a o clas˘a corespunz˘atoare care permie lucrul orientat obiect cu tipul respectiv. byte short int long float double char boolean

Byte Short Integer Long Float Double Character Boolean

Fiecare din aceste clase are un constructor ce permite init¸ializarea unui obiect avˆand o anumit˘a valoare primitiv˘a ¸si metode specializate pentru conversia unui obiect ˆın tipul primitiv corespunz˘ator, de genul tipPrimitivValue: Integer obi = new Integer(1); int i = obi.intValue(); Boolean obb = new Boolean(true); boolean b = obb.booleanValue(); Incepˆand cu versiunea 1.5 a limbajului Java, atribuirile explicite ˆıntre tipuri primitve ¸si referint¸˘a sunt posibile, acest mecanism purtˆand numele de autoboxing, respectiv auto-unboxing. Conversia explicit˘a va fi facut˘a de c˘atre compilator.

2.10. TIPUL DE DATE ENUMERARE

75

// Doar de la versiunea 1.5 ! Integer obi = 1; int i = obi; Boolean obb = true; boolean b = obb;

2.10

Tipul de date enumerare

Incepˆand cu versiunea 1.5 a limbajului Java, exist˘a posibilitatea de a defini tipuri de date enumerare prin folosirea cuvˆantului cheie enum. Acest˘a solut¸ie simplific˘a manevrarea grupurilor de constante, dup˘a cum reiese din urm˘atorul exemplu: public class CuloriSemafor { public static final int ROSU = -1; public static final int GALBEN = 0; public static final int VERDE = 1; } ... // Exemplu de utilizare if (semafor.culoare = CuloriSemafor.ROSU) semafor.culoare = CuloriSemafor.GALBEN); ... Clasa de mai sus poate fi rescris˘a astfel: public enum CuloriSemafor { ROSU, GALBEN, VERDE }; ... // Utilizarea structurii se face la fel ... if (semafor.culoare = CuloriSemafor.ROSU) semafor.culoare = CuloriSemafor.GALBEN); ... Compilatorul este responsabil cu transformarea unei astfel de structuri ˆıntr-o clas˘a corespunz˘atoare.

76

CAPITOLUL 2. OBIECTE S¸I CLASE

Capitolul 3 Except¸ii 3.1

Ce sunt except¸iile ?

Termenul except¸ie este o prescurtare pentru ”eveniment except¸ional” ¸si poate fi definit ca un eveniment ce se produce ˆın timpul execut¸iei unui program ¸si care provoac˘a ˆıntreruperea cursului normal al execut¸iei acestuia. Except¸iile pot ap˘area din diverse cauze ¸si pot avea nivele diferite de gravitate: de la erori fatale cauzate de echipamentul hardware pˆan˘a la erori ce ¸tin strict de codul programului, cum ar fi accesarea unui element din afara spat¸iului alocat unui vector. In momentul cˆand o asemenea eroare se produce ˆın timpul execut¸iei va fi generat un obiect de tip except¸ie ce cont¸ine: • informat¸ii despre except¸ia respectiv˘a; • starea programului ˆın momentul producerii acelei except¸ii. public class Exemplu { public static void main(String args[]) { int v[] = new int[10]; v[10] = 0; //Exceptie ! System.out.println("Aici nu se mai ajunge..."); } } La rularea programului va fi generat˘a o except¸ie, programul se va opri la instruct¸iunea care a cauzat except¸ia ¸si se va afi¸sa un mesaj de eroare de genul: 77

78

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II "Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException :10 at Exceptii.main (Exceptii.java:4)"

Crearea unui obiect de tip except¸ie se nume¸ste aruncarea unei except¸ii (”throwing an exception”). In momentul ˆın care o metod˘a genereaz˘a (arunc˘a) o except¸ie sistemul de execut¸ie este responsabil cu g˘asirea unei secvent¸e de cod dintr-o metod˘a care s˘a o trateze. C˘autarea se face recursiv, ˆıncepˆand cu metoda care a generat except¸ia ¸si mergˆand ˆınapoi pe linia apelurilor c˘atre acea metod˘a. Secvent¸a de cod dintr-o metod˘a care trateaz˘a o anumit˘a except¸ie se nume¸ste analizor de except¸ie (”exception handler”) iar interceptarea ¸si tratarea ei se nume¸ste prinderea except¸iei (”catch the exception”). Cu alte cuvinte, la aparit¸ia unei erori este ”aruncat˘a” o except¸ie iar cineva trebuie s˘a o ”prind˘a” pentru a o trata. Dac˘a sistemul nu gase¸ste nici un analizor pentru o anumit˘a except¸ie, atunci programul Java se opre¸ste cu un mesaj de eroare (ˆın cazul exemplului de mai sus mesajul ”Aici nu se mai ajunge...” nu va fi afi¸sat).

Atent¸ie In Java tratarea erorilor nu mai este o opt¸iune ci o constrˆangere. In aproape toate situat¸ile, o secvent¸˘a de cod care poate provoca except¸ii trebuie s˘a specifice modalitatea de tratare a acestora.

3.2

”Prinderea” ¸si tratarea except¸iilor

Tratarea except¸iilor se realizeaz˘a prin intermediul blocurilor de instruct¸iuni try, catch ¸si finally. O secvent¸˘a de cod care trateaz˘a anumite except¸ii trebuie s˘a arate astfel: try { // Instructiuni care pot genera exceptii } catch (TipExceptie1 variabila) { // Tratarea exceptiilor de tipul 1

3.2. ”PRINDEREA” S¸I TRATAREA EXCEPT ¸ IILOR

79

} catch (TipExceptie2 variabila) { // Tratarea exceptiilor de tipul 2 } . . . finally { // Cod care se executa indiferent // daca apar sau nu exceptii } S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu: citirea unui fi¸sier octet cu octet ¸si afisarea lui pe ecran. F˘ar˘a a folosi tratarea except¸iilor metoda responsabil˘a cu citirea fi¸sierului ar ar˘ata astfel: public static void citesteFisier(String fis) { FileReader f = null; // Deschidem fisierul System.out.println("Deschidem fisierul " + fis); f = new FileReader(fis); // Citim si afisam fisierul caracter cu caracter int c; while ( (c=f.read()) != -1) System.out.print((char)c); // Inchidem fisierul System.out.println("\\nInchidem fisierul " + fis); f.close(); } Aceast˘a secvent¸˘a de cod va furniza erori la compilare deoarece ˆın Java tratarea erorilor este obligatorie. Folosind mecanismul except¸iilor metoda citeste ˆı¸si poate trata singur˘a erorile care pot surveni pe parcursul execut¸iei sale. Mai jos este codul complte ¸si corect al unui program ce afi¸seaz˘a pe ecran cont¸inutul unui fi¸sier al c˘arui nume este primit ca argument de la linia de comand˘a. Tratarea except¸iilor este realizat˘a complet chiar de c˘atre metoda citeste.

80

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II Listing 3.1: Citirea unui fisier - corect

import java . io .*; public class CitireFisier { public static void citesteFisier ( String fis ) { FileReader f = null ; try { // Deschidem fisierul System . out . println ( " Deschidem fisierul " + fis ) ; f = new FileReader ( fis ) ; // Citim si afisam fisierul caracter cu caracter int c ; while ( ( c = f . read () ) != -1) System . out . print (( char ) c ) ; } catch ( File Not F o u n d E x c e p t i o n e ) { // Tratam un tip de exceptie System . err . println ( " Fisierul nu a fost gasit ! " ) ; System . err . println ( " Exceptie : " + e . getMessage () ) ; System . exit (1) ; } catch ( IOException e ) { // Tratam alt tip de exceptie System . out . println ( " Eroare la citirea din fisier ! " ) ; e . printStackTrace () ; } finally { if ( f != null ) { // Inchidem fisierul System . out . println ( " \ nInchidem fisierul . " ) ; try { f . close () ; } catch ( IOException e ) { System . err . println ( " Fisierul nu poate fi inchis ! " ) ; e . printStackTrace () ; } } } } public static void main ( String args []) { if ( args . length > 0) citesteFisier ( args [0]) ; else

3.2. ”PRINDEREA” S¸I TRATAREA EXCEPT ¸ IILOR

81

System . out . println ( " Lipseste numele fisierului ! " ) ; } }

Blocul ”try” contine instruct¸iunile de deschidere a unui fi¸sier ¸si de citire dintr-un fi¸sier, ambele putˆand produce except¸ii. Except¸iile provocate de aceste instruct¸iuni sunt tratate ˆın cele dou˘a blocuri ”catch”, cˆate unul pentru fiecare tip de except¸ie. Inchiderea fi¸sierului se face ˆın blocul ”finally”, deoarece acesta este sigur c˘a se va executa F˘ar˘a a folosi blocul ”finally”, ˆınchiderea fi¸sierului ar fi trebuit facut˘a ˆın fiecare situat¸ie ˆın care fi¸sierul ar fi fost deschis, ceea ce ar fi dus la scrierea de cod redundant. try { ... // Totul a decurs bine. f.close(); } ... catch (IOException e) { ... // A aparut o exceptie la citirea din fisier f.close(); // cod redundant } O problem˘a mai delicat˘a care trebuie semnalata ˆın aceasta situat¸ie este faptul c˘a metoda close, responsabil˘a cu ˆınchiderea unui fi¸sier, poate provoca la rˆandul s˘au except¸ii, de exemplu atunci cˆand fi¸sierul mai este folosit ¸si de alt proces ¸si nu poate fi ˆınchis. Deci, pentru a avea un cod complet corect trebuie s˘a trat˘am ¸si posibilitatea aparit¸iei unei except¸ii la metoda close.

Atent¸ie Obligatoriu un bloc de instruct¸iuni ”try” trebuie s˘a fie urmat de unul sau mai multe blocuri ”catch”, ˆın funct¸ie de except¸iile provocate de acele instruct¸iuni sau (opt¸ional) de un bloc ”finally”.

82

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II

3.3

”Aruncarea” except¸iilor

In cazul ˆın care o metod˘a nu ˆı¸si asum˘a responsabilitatea trat˘arii uneia sau mai multor except¸ii pe care le pot provoca anumite instruct¸iuni din codul s˘au atunci ea poate s˘a ”arunce” aceste except¸ii c˘atre metodele care o apeleaz˘a, urmˆand ca acestea s˘a implementeze tratarea lor sau, la rˆandul lor, s˘a ”arunce” mai departe except¸iile respective. Acest lucru se realizeaz˘a prin specificarea ˆın declarat¸ia metodei a clauzei throws: [modificatori] TipReturnat metoda([argumente]) throws TipExceptie1, TipExceptie2, ... { ... }

Atent¸ie O metod˘a care nu trateaz˘a o anumit˘a except¸ie trebuie obligatoriu s˘a o ”arunce”.

In exemplul de mai sus dac˘a nu facem tratarea except¸iilor ˆın cadrul metodei citeste atunci metoda apelant˘a (main) va trebui s˘a fac˘a acest lucru: Listing 3.2: Citirea unui fisier import java . io .*; public class CitireFisier { public static void citesteFisier ( String fis ) throws FileNotFoundException , IOException { FileReader f = null ; f = new FileReader ( fis ) ; int c ; while ( ( c = f . read () ) != -1) System . out . print (( char ) c ) ; f . close () ; }

3.3. ”ARUNCAREA” EXCEPT ¸ IILOR

83

public static void main ( String args []) { if ( args . length > 0) { try { citesteFisier ( args [0]) ; } catch ( File NotFo undE x c ep ti on e ) { System . err . println ( " Fisierul nu a fost gasit ! " ) ; System . err . println ( " Exceptie : " + e ) ; } catch ( IOException e ) { System . out . println ( " Eroare la citirea din fisier ! " ) ; e . printStackTrace () ; } } else System . out . println ( " Lipseste numele fisierului ! " ) ; } }

Observat¸i c˘a, ˆın acest caz, nu mai putem diferent¸ia except¸iile provocate de citirea din fi¸sier s de inchiderea fi¸sierului, ambele fiind de tipul IOException. De asemenea, inchiderea fi¸sierului nu va mai fi facut˘a ˆın situatia ˆın care apare o except¸ie la citirea din fi¸sier. Este situat¸ia ˆın care putem folosi blocul finally f˘ar˘a a folosi nici un bloc catch:

public static void citesteFisier(String fis) throws FileNotFoundException, IOException { FileReader f = null; try { f = new FileReader(numeFisier); int c; while ( (c=f.read()) != -1) System.out.print((char)c); } finally { if (f!=null) f.close(); } }

84

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II

Metoda apelant˘a poate arunca la rˆandul sˆau except¸iile mai departe c˘atre metoda care a apelat-o la rˆandul ei. Aceast˘a ˆınl˘ant¸uire se termin˘a cu metoda main care, dac˘a va arunca except¸iile ce pot ap˘area ˆın corpul ei, va determina trimiterea except¸iilor c˘atre ma¸sina virtual˘a Java. public void metoda3 throws TipExceptie { ... } public void metoda2 throws TipExceptie { metoda3(); } public void metoda1 throws TipExceptie { metoda2(); } public void main throws TipExceptie { metoda1(); } Tratarea except¸iilor de c˘atre JVM se face prin terminarea programului ¸si afi¸sarea informat¸iilor despre except¸ia care a determinat acest lucru. Pentru exemplul nostru, metoda main ar putea fi declarat˘a astfel: public static void main(String args[]) throws FileNotFoundException, IOException { citeste(args[0]); } Intotdeauna trebuie g˘asit compromisul optim ˆıntre tratarea local˘a a except¸iilor ¸si aruncarea lor c˘atre nivelele superioare, astfel ˆıncˆat codul s˘a fie cˆat mai clar ¸si identificarea locului ˆın care a ap˘arut except¸ia s˘a fie cˆat mai u¸sor de f˘acut.

Aruncarea unei except¸ii se poate face ¸si implicit prin instruct¸iunea throw ce are formatul: throw exceptie, ca ˆın exemplele de mai jos: throw new IOException("Exceptie I/O"); ... if (index >= vector.length) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(); ...

˘ 3.4. AVANTAJELE TRATARII EXCEPT ¸ IILOR

85

catch(Exception e) { System.out.println("A aparut o exceptie); throw e; } Aceast˘a instruct¸iune este folosit˘a mai ales la aruncarea except¸iilor proprii. (vezi ”Crearea propriilor except¸ii”)

3.4

Avantajele trat˘ arii except¸iilor

Prin modalitatea sa de tratare a except¸iilor, Java are urm˘atoarele avantaje fat¸˘a de mecanismul tradit¸ional de tratare a erorilor: • Separarea codului pentru tratarea unei erori de codul ˆın care ea poate s˘a apar˘a. • Propagarea unei erori pˆan˘a la un analizor de except¸ii corespunz˘ator. • Gruparea erorilor dup˘a tipul lor.

3.4.1

Separarea codului pentru tratarea erorilor

In programarea tradit¸ional˘a tratarea erorilor se combin˘a cu codul ce poate produce aparit¸ia lor producˆand a¸sa numitul ”cod spaghetti”. S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu: o funct¸ie care ˆıncarc˘a un fi¸sier ˆın memorie: citesteFisier { deschide fisierul; determina dimensiunea fisierului; aloca memorie; citeste fisierul in memorie; inchide fisierul; } Problemele care pot ap˘area la aceasta funct¸ie, aparent simpl˘a, sunt de genul: ”Ce se ˆıntˆampl˘a dac˘a: ... ?” • fi¸sierul nu poate fi deschis • nu se poate determina dimensiunea fi¸sierului

86

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II • nu poate fi alocat˘a suficient˘a memorie • nu se poate face citirea din fi¸sier • fi¸sierul nu poate fi ˆınchis Un cod tradit¸ional care s˘a trateze aceste erori ar ar˘ata astfel: int citesteFisier() { int codEroare = 0; deschide fisierul; if (fisierul s-a deschis) { determina dimensiunea fisierului; if (s-a determinat dimensiunea) { aloca memorie; if (s-a alocat memorie) { citeste fisierul in memorie; if (nu se poate citi din fisier) { codEroare = -1; } } else { codEroare = -2; } } else { codEroare = -3; } inchide fisierul; if (fisierul nu s-a inchis && codEroare == 0) { codEroare = -4; } else { codEroare = codEroare & -4; } } else { codEroare = -5; } return codEroare; } // Cod "spaghetti"

Acest stil de progamare este extrem de susceptibil la erori ¸si ˆıngreuneaz˘a extrem de mult ˆınt¸telegerea sa. In Java, folosind mecansimul except¸iilor, codul ar arata, schematizat, astfel:

˘ 3.4. AVANTAJELE TRATARII EXCEPT ¸ IILOR

87

int citesteFisier() { try { deschide fisierul; determina dimensiunea fisierului; aloca memorie; citeste fisierul in memorie; inchide fisierul; } catch (fisierul nu s-a deschis) {trateaza eroarea;} catch (nu s-a determinat dimensiunea) {trateaza eroarea;} catch (nu s-a alocat memorie) {trateaza eroarea} catch (nu se poate citi din fisier) {trateaza eroarea;} catch (nu se poate inchide fisierul) {trateaza eroarea;} } Diferenta de claritate este evident˘a.

3.4.2

Propagarea erorilor

Propagarea unei erori se face pˆan˘a la un analizor de except¸ii corespunz˘ator. S˘a presupunem c˘a apelul la metoda citesteFisier este consecint¸a unor apeluri imbricate de metode: int metoda1() { metoda2(); ... } int metoda2() { metoda3; ... } int metoda3 { citesteFisier(); ...

88

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II }

S˘a presupunem de asemenea c˘a dorim s˘a facem tratarea erorilor doar ˆın metoda1. Tradit¸ional, acest lucru ar trebui f˘acut prin propagarea erorii produse de metoda citesteFisier pˆan˘a la metoda1: int metoda1() { int codEroare = metoda2(); if (codEroare != 0) //proceseazaEroare; ... } int metoda2() { int codEroare = metoda3(); if (codEroare != 0) return codEroare; ... } int metoda3() { int codEroare = citesteFisier(); if (codEroare != 0) return codEroare; ... } Dup˘a cum am vazut, Java permite unei metode s˘a arunce except¸iile ap˘arute ˆın cadrul ei la un nivel superior, adic˘a funct¸iilor care o apeleaz˘a sau sistemului. Cu alte cuvinte, o metod˘a poate s˘a nu ˆı¸si asume responsabilitatea trat˘arii except¸iilor ap˘arute ˆın cadrul ei: int metoda1() { try { metoda2(); } catch (TipExceptie e) { //proceseazaEroare; } ... }

˘ 3.4. AVANTAJELE TRATARII EXCEPT ¸ IILOR

89

int metoda2() throws TipExceptie { metoda3(); ... } int metoda3() throws TipExceptie { citesteFisier(); ... }

3.4.3

Gruparea erorilor dup˘ a tipul lor

In Java exist˘a clase corespunz˘atoare tuturor except¸iilor care pot ap˘area la execut¸ia unui program. Acestea sunt grupate ˆın funct¸ie de similarit˘a¸tile lor ˆıntr-o ierarhie de clase. De exemplu, clasa IOException se ocup˘a cu except¸iile ce pot ap˘area la operat¸ii de intrare/iesire ¸si diferent¸iaz˘a la rˆandul ei alte tipuri de except¸ii, cum ar fi FileNotFoundException, EOFException, etc. La rˆandul ei, clasa IOException se ˆıncadreaz˘a ˆıntr-o categorie mai larg˘a de except¸ii ¸si anume clasa Exception. Radacin˘a acestei ierarhii este clasa Throwable (vezi ”Ierarhia claselor ce descriu except¸ii”). Pronderea unei except¸ii se poate face fie la nivelul clasei specifice pentru acea except¸ie, fie la nivelul uneia din superclasele sale, ˆın funct¸ie de necesit˘a¸tile programului, ˆıns˘a, cu cˆat clasa folosit˘a este mai generic˘a cu atˆat tratarea except¸iilor programul ˆı¸si pierde din flexibilitate. try { FileReader f = new FileReader("input.dat"); /* Acest apel poate genera exceptie de tipul FileNotFoundException Tratarea ei poate fi facuta in unul din modurile de mai jos: */ } catch (FileNotFoundException e) { // Exceptie specifica provocata de absenta // fisierului ’input.dat’ } // sau

90

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II catch (IOException e) { // Exceptie generica provocata de o operatie IO } // sau catch (Exception e) { // Cea mai generica exceptie soft } //sau catch (Throwable e) { // Superclasa exceptiilor }

3.5

Ierarhia claselor ce descriu except¸ii

R˘ad˘acina claselor ce descriu except¸ii este clasa Throwable iar cele mai importante subclase ale sale sunt Error, Exception ¸si RuntimeException, care sunt la rˆandul lor superclase pentru o serie ˆıntreag˘a de tipuri de except¸ii.

Erorile, obiecte de tip Error, sunt cazuri speciale de except¸ii generate de funct¸ionarea anormal˘a a echipamentului hard pe care ruleaz˘a un program Java ¸si sunt invizibile programatorilor. Un program Java nu trebuie s˘a trateze aparit¸ia acestor erori ¸si este improbabil ca o metod˘a Java s˘a provoace asemenea erori.

3.6. EXCEPT ¸ II LA EXECUT ¸ IE

91

Except¸iile, obiectele de tip Exception, sunt except¸iile standard (soft) care trebuie tratate de c˘atre programele Java. Dup˘a cum am mai zis tratarea acestor except¸ii nu este o opt¸iune ci o constrˆangere. Except¸iile care pot ”sc˘apa” netratate descind din subclasa RuntimeException ¸si se numesc except¸ii la execut¸ie. Metodele care sunt apelate uzual pentru un obiect except¸ie sunt definite ˆın clasa Throwable ¸si sunt publice, astfel ˆıncˆat pot fi apelate pentru orice tip de except¸ie. Cele mai uzuale sunt: • getMessage - afi¸seaz˘a detaliul unei except¸ii; • printStackTrace - afi¸seaz˘a informat¸ii complete despre except¸ie ¸si localizarea ei; • toString - metod˘a mo¸stenit˘a din clasa Object, care furnizeaz˘a reprezentarea ca ¸sir de caractere a except¸iei.

3.6

Except¸ii la execut¸ie

In general, tratarea except¸iilor este obligatorie ˆın Java. De la acest principu se sustrag ˆıns˘a a¸sa numitele except¸ii la execut¸ie sau, cu alte cuvinte, except¸iile care provin strict din vina programatorului ¸si nu generate de o anumit˘a situat¸ie extern˘a, cum ar fi lipsa unui fi¸sier. Aceste except¸ii au o superclas˘a comun˘a RuntimeException ¸si ˆın acesata categorie sunt incluse except¸iile provocate de: • operat¸ii aritmetice ilegale (ˆımpˆart¸irea ˆıntregilor la zero); ArithmeticException • accesarea membrilor unui obiect ce are valoarea null; NullPointerException • accesarea eronat˘a a elementelor unui vector. ArrayIndexOutOfBoundsException Except¸iile la execut¸ie pot ap˘area uriunde ˆın program ¸si pot fi extrem de numeroare iar ˆıncercarea de ”prindere” a lor ar fi extrem de anevoioas˘a. Din acest motiv, compilatorul permite ca aceste except¸ii s˘a r˘amˆan˘a netratate, tratarea lor nefiind ˆıns˘a ilegal˘a. Reamintim ˆıns˘a c˘a, ˆın cazul aparit¸iei oric˘arui tip de except¸ie care nu are un analizor corespunz˘ator, programul va fi terminat.

92

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II int v[] = new int[10]; try { v[10] = 0; } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) { System.out.println("Atentie la indecsi!"); e.printStackTrace(); } // Corect, programul continua v[11] = 0; /* Nu apare eroare la compilare dar apare exceptie la executie si programul va fi terminat. */ System.out.println("Aici nu se mai ajunge...");

Imp˘art¸irea la 0 va genera o except¸ie doar dac˘a tipul numerelor ˆımp˘art¸ite este aritmetic ˆıntreg. In cazul tipurilor reale (float ¸si double) nu va fi generat˘a nici o except¸ie, ci va fi furnizat ca rezultat o constant˘a care poate fi, funct¸ie de operatie, Infinity, -Infinity, sau Nan. int a=1, int b=0; System.out.println(a/b); // Exceptie la executie ! double x=1, y=-1, z=0; System.out.println(x/z); // Infinity System.out.println(y/z); // -Infinity System.out.println(z/z); // NaN

3.7

Crearea propriilor except¸ii

Adeseori poate ap˘area necesitatea cre˘arii unor except¸ii proprii pentru a pune ˆın evident¸a cazuri speciale de erori provocate de metodele claselor unei libr˘arii, cazuri care nu au fost prevazute ˆın ierarhia except¸iilor standard Java. O except¸ie proprie trebuie s˘a se ˆıncadreze ˆıns˘a ˆın ierarhia except¸iilor Java, cu alte cuvinte clasa care o implementeaz˘a trebuie s˘a fie subclas˘a a uneia deja existente ˆın aceasta ierarhie, preferabil una apropiat˘a ca semnificat¸ie, sau superclasa Exception.

3.7. CREAREA PROPRIILOR EXCEPT ¸ II

93

public class ExceptieProprie extends Exception { public ExceptieProprie(String mesaj) { super(mesaj); // Apeleaza constructorul superclasei Exception } } S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu, ˆın care cre˘am o clas˘a ce descrie part¸ial o stiv˘a de numere ˆıntregi cu operat¸iile de ad˘augare a unui element, respectiv de scoatere a elementului din vˆarful stivei. Dac˘a presupunem c˘a stiva poate memora maxim 100 de elemente, ambele operat¸ii pot provoca except¸ii. Pentru a personaliza aceste except¸ii vom crea o clas˘a specific˘a denumit˘a ExceptieStiva: Listing 3.3: Exceptii proprii class ExceptieStiva extends Exception { public ExceptieStiva ( String mesaj ) { super ( mesaj ) ; } } class Stiva { int elemente [] = new int [100]; int n =0; // numarul de elemente din stiva public void adauga ( int x ) throws ExceptieStiva { if ( n ==100) throw new ExceptieStiva ( " Stiva este plina ! " ) ; elemente [ n ++] = x ; } public int scoate () throws ExceptieStiva { if ( n ==0) throw new ExceptieStiva ( " Stiva este goala ! " ) ; return elemente [n - -]; } }

Secvent¸a cheie este extends Exception care specific˘a faptul c˘a noua clas˘a ExceptieStiva este subclas˘a a clasei Exception ¸si deci implementeaz˘a obiecte ce reprezint˘a except¸ii.

94

CAPITOLUL 3. EXCEPT ¸ II

In general, codul ad˘augat claselor pentru except¸ii proprii este nesemnificativ: unul sau doi constructori care afi¸seaza un mesaj de eroare la ie¸sirea standard. Procesul de creare a unei noi except¸ii poate fi dus mai departe prin ad˘augarea unor noi metode clasei ce descrie acea except¸ie, ˆıns˘a aceasta dezvoltare nu ˆı¸si are rostul ˆın majoritatea cazurilor. Except¸iile proprii sunt descrise uzual de clase foarte simple, chiar f˘ar˘a nici un cod ˆın ele, cum ar fi: class ExceptieSimpla extends Exception { } Aceast˘a clas˘a se bazeaz˘a pe constructorul implicit creat de compilator ˆıns˘a nu are constructorul ExceptieSimpla(String s).

Capitolul 4 Intr˘ ari ¸si ie¸siri 4.1 4.1.1

Introducere Ce sunt fluxurile?

Majoritatea aplicat¸iilor necesit˘a citirea unor informat¸ii care se g˘asesc pe o surs˘a extern˘a sau trimiterea unor informat¸ii c˘atre o destinat¸ie extern˘a. Informat¸ia se poate g˘asi oriunde: ˆıntr-un fi¸sier pe disc, ˆın ret¸ea, ˆın memorie sau ˆın alt program ¸si poate fi de orice tip: date primitive, obiecte, imagini, sunete, etc. Pentru a aduce informat¸ii dintr-un mediu extern, un progam Java trebuie s˘a deschid˘a un canal de comunicat¸ie (flux) de la sursa informat¸iilor (fi¸sier, memorie, socket, etc) ¸si s˘a citeasc˘a secvent¸ial informat¸iile respective. Similar, un program poate trimite informat¸ii c˘atre o destinat¸ie extern˘a deschizˆand un canal de comunicat¸ie (flux) c˘atre acea destinat¸ie ¸si scriind secvent¸ial informat¸iile respective. Indiferent de tipul informat¸iilor, citirea/scrierea de pe/c˘atre un mediu extern respect˘a urm˘atorul algoritm: deschide canal comunicatie while (mai sunt informatii) { citeste/scrie informatie; } inchide canal comunicatie; Pentru a generaliza, atˆat sursa extern˘a a unor date cˆat ¸si destinat¸ia lor sunt v˘azute ca fiind ni¸ste procese care produc, respectiv consum˘a informat¸ii. 95

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

96

Definit¸ii: Un flux este un canal de comunicat¸ie unidirect¸ional ˆıntre dou˘a procese. Un proces care descrie o surs˘a extern˘a de date se nume¸ste proces produc˘ ator. Un proces care descrie o destinat¸ie extern˘a pentru date se nume¸ste proces consumator. Un flux care cite¸ste date se nume¸ste flux de intrare. Un flux care scrie date se nume¸ste flux de ie¸sire.

Observat¸ii: Fluxurile sunt canale de comunicat¸ie seriale pe 8 sau 16 bit¸i. Fluxurile sunt unidirect¸ionale, de la produc˘ator la consumator. Fiecare flux are un singur proces produc˘ator ¸si un singur proces consumator. Intre dou˘a procese pot exista oricˆate fluxuri, orice proces putˆand fi atˆat producator cˆat ¸si consumator ˆın acela¸si timp, dar pe fluxuri diferite. Consumatorul ¸si producatorul nu comunic˘a direct printr-o interfat¸˘a de flux ci prin intermediul codului Java de tratare a fluxurilor.

Clasele ¸si intefet¸ele standard pentru lucrul cu fluxuri se g˘asesc ˆın pachetul java.io. Deci, orice program care necesit˘a operat¸ii de intrare sau ie¸sire trebuie s˘a cont¸in˘a instruct¸iunea de import a pachetului java.io: import java.io.*;

4.1.2

Clasificarea fluxurilor

Exist˘a trei tipuri de clasificare a fluxurilor: • Dup˘a direct¸ia canalului de comunicat¸ie deschis fluxurile se ˆımpart ˆın: – fluxuri de intrare (pentru citirea datelor) – fluxuri de ie¸sire (pentru scrierea datelor) • Dup˘a tipul de date pe care opereaz˘a: – fluxuri de octet¸i (comunicarea serial˘a se realizeaz˘a pe 8 bit¸i) – fluxuri de caractere (comunicarea serial˘a se realizeaz˘a pe 16 bit¸i)

4.1. INTRODUCERE

97

• Dup˘a act¸iunea lor: – fluxuri primare de citire/scriere a datelor (se ocup˘a efectiv cu citirea/scrierea datelor) – fluxuri pentru procesarea datelor

4.1.3

Ierarhia claselor pentru lucrul cu fluxuri

Clasele r˘ad˘acin˘a pentru ierarhiile ce reprezint˘a fluxuri de caractere sunt: • Reader- pentru fluxuri de intrare ¸si • Writer- pentru fluxuri de ie¸sire. Acestea sunt superclase abstracte pentru toate clasele ce implementeaz˘a fluxuri specializate pentru citirea/scrierea datelor pe 16 bit¸i ¸si vor cont¸ine metodele comune tuturor. Ca o regul˘a general˘a, toate clasele din aceste ierarhii vor avea terminat¸ia Reader sau Writer ˆın funct¸ie de tipul lor, cum ar fi ˆın exemplele: FileReader, BufferedReader, FileWriter, BufferedWriter, etc. De asemenea, se observ˘a ca o alt˘a regul˘a general˘a, faptul c˘a unui flux de intrare XReader ˆıi corespunde uzual un flux de ie¸sire XWriter, ˆıns˘a acest lucru nu este obligatoriu.

Clasele radacin˘a pentru ierarhia fluxurilor de octet¸i sunt: • InputStream- pentru fluxuri de intrare ¸si • OutputStream- pentru fluxuri de ie¸sire. Acestea sunt superclase abstracte pentru clase ce implementeaz˘a fluxuri specializate pentru citirea/scrierea datelor pe 8 bit¸i. Ca ¸si ˆın cazul fluxurilor pe caractere denumirile claselor vor avea terminat¸ia superclasei lor: FileInputStream, BufferedInputStream, FileOutputStream, BufferedOutputStream, etc., fiec˘arui flux de intrare XInputStream corespunzˆandu-i uzual un flux de ie¸sire XOutputStream, f˘ar˘a ca acest lucru s˘a fie obligatoriu.

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

98

Pˆan˘a la un punct, exist˘a un paralelism ˆıntre ierarhia claselor pentru fluxuri de caractere ¸si cea pentru fluxurile pe octet¸i. Pentru majoritatea programelor este recomandat ca scrierea ¸si citirea datelor s˘a se fac˘a prin intermediul fluxurilor de caractere, deoarece acestea permit manipularea caracterelor Unicode ˆın timp ce fluxurile de octet¸i permit doar lucrul pe 8 biti caractere ASCII.

4.1.4

Metode comune fluxurilor

Superclasele abstracte Reader ¸si InputStream definesc metode similare pentru citirea datelor. Reader InputStream int read() int read() int read(char buf[]) int read(byte buf[]) ... ... De asemenea, ambele clase pun la dispozit¸ie metode pentru marcarea unei locat¸ii ˆıntr-un flux, saltul peste un num˘ar de pozit¸ii, resetarea pozit¸iei curente, etc. Acestea sunt ˆıns˘a mai rar folosite ¸si nu vor fi detaliate. Superclasele abstracte Writer ¸si OutputStream sunt de asemenea paralele, definind metode similare pentru scrierea datelor: Reader void write(int c) void write(char buf[]) void write(String str) ...

InputStream void write(int c) void write(byte buf[]) ...

Inchiderea oric˘arui flux se realizeaz˘a prin metoda close. In cazul ˆın care aceasta nu este apelat˘a explicit, fluxul va fi automat ˆınchis de c˘atre colectorul de gunoaie atunci cˆand nu va mai exista nici o referint¸˘a la el, ˆıns˘a acest lucru trebuie evitat deoarece, la lucrul cu fluxrui cu zon˘a tampon de memorie, datele din memorie vor fi pierdute la ˆınchiderea fluxului de c˘atre gc. Metodele referitoare la fluxuri pot genera except¸ii de tipul IOException sau derivate din aceast˘a clas˘a, tratarea lor fiind obligatorie.

4.2. FOLOSIREA FLUXURILOR

4.2

99

Folosirea fluxurilor

A¸sa cum am v˘azut, fluxurile pot fi ˆımp˘art¸ite ˆın funct¸ie de activitatea lor ˆın fluxuri care se ocup˘a efectiv cu citirea/scrierea datelor ¸si fluxuri pentru procesarea datelor (de filtrare). In continuare, vom vedea care sunt cele mai importante clase din cele dou˘a categorii ¸si la ce folosesc acestea, precum ¸si modalit˘a¸tile de creare ¸si utilizare a fluxurilor.

4.2.1

Fluxuri primitive

Fluxurile primitive sunt responsabile cu citirea/scrierea efectiv˘a a datelor, punˆand la dispozit¸ie implement˘ari ale metodelor de baz˘a read, respectiv write, definite ˆın superclase. In funct¸ie de tipul sursei datelor, ele pot fi ˆımp˘art¸ite astfel: • Fi¸sier FileReader, FileWriter FileInputStream, FileOutputStream Numite ¸si fluxuri fi¸sier, acestea sunt folosite pentru citirea datelor dintr-un fi¸sier, respectiv scrierea datelor ˆıntr-un fi¸sier ¸si vor fi analizate ˆıntr-o sect¸iune separat˘a (vezi ”Fluxuri pentru lucrul cu fi¸siere”). • Memorie CharArrayReader, CharArrayWriter ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream Aceste fluxuri folosesc pentru scrierea/citirea informat¸iilor ˆın/din memorie ¸si sunt create pe un vector existent deja. Cu alte cuvinte, permit tratarea vectorilor ca surs˘a/destinat¸ie pentru crearea unor fluxuri de intrare/ie¸sire. StringReader, StringWriter Permit tratarea ¸sirurilor de caractere aflate ˆın memorie ca surs˘a/destinat¸ie pentru crearea de fluxuri. • Pipe PipedReader, PipedWriter PipedInputStream, PipedOutputStream Implementeaz˘a componentele de intrare/ie¸sire ale unei conducte de

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

100

date (pipe). Pipe-urile sunt folosite pentru a canaliza ie¸sirea unui program sau fir de execut¸ie c˘atre intrarea altui program sau fir de execut¸ie.

4.2.2

Fluxuri de procesare

Fluxurile de procesare (sau de filtrare) sunt responsabile cu preluarea datelor de la un flux primitiv ¸si procesarea acestora pentru a le oferi ˆıntr-o alt˘a form˘a, mai util˘a dintr-un anumit punct de vedere. De exemplu, BufferedReader poate prelua date de la un flux FileReader ¸si s˘a ofere informat¸ia dintr-un fi¸sier linie cu linie. Fiind primitiv, FileReader nu putea citi decˆat caracter cu caracter. Un flux de procesare nu poate fi folosit decˆat ˆımpreun˘a cu un flux primitiv. Clasele ce descriu aceste fluxuri pot fi ˆımpartite ˆın funct¸ie de tipul de procesare pe care ˆıl efectueaza astfel: • ”Bufferizare” BufferedReader, BufferedWriter BufferedInputStream, BufferedOutputStream Sunt folosite pentru a introduce un buffer ˆın procesul de citire/scriere a informat¸iilor, reducˆand astfel num˘arul de acces˘ari la dispozitivul ce reprezint˘a sursa/destinat¸ia original˘a a datelor. Sunt mult mai eficiente decˆat fluxurile f˘ar˘a buffer ¸si din acest motiv se recomand˘a folosirea lor ori de cˆate ori este posibil (vezi ”Citirea ¸si scrierea cu zona tampon”). • Filtrare FilterReader, FilterWriter FilterInputStream, FilterOutputStream Sunt clase abstracte ce definesc o interfat¸˘a comun˘a pentru fluxuri care filtreaz˘a automat datele citite sau scrise (vezi ”Fluxuri pentru filtrare”). • Conversie octet¸i-caractere InputStreamReader, OutputStreamWriter Formeaz˘a o punte de legatur˘a ˆıntre fluxurile de caractere ¸si fluxurile de octet¸i. Un flux InputStreamReader cite¸ste octet¸i dintr-un flux InputStream ¸si ˆıi converte¸ste la caractere, folosind codificarea standard a caracterelor sau o codificare specificat˘a de program. Similar, un flux OutputStreamWriter converte¸ste caractere ˆın octet¸i ¸si trimite rezutatul c˘atre un flux de tipul OutputStream.

4.2. FOLOSIREA FLUXURILOR

101

• Concatenare SequenceInputStream Concateneaz˘a mai multe fluxuri de intrare ˆıntr-unul singur (vezi ”Concatenarea fi¸sierelor”). • Serializare ObjectInputStream, ObjectOutputStream Sunt folosite pentru serializarea obiectelor (vezi ”Serializarea obiectelor”). • Conversie tipuri de date DataInputStream, DataOutputStream Folosite la scrierea/citirea datelor de tip primitiv ˆıntr-un format binar, independent de ma¸sina pe care se lucreaz˘a (vezi ”Folosirea claselor DataInputStream ¸si DataOutputStream”). • Num˘ arare LineNumberReader LineNumberInputStream Ofer˘a ¸si posibilitatea de num˘arare automat˘a a liniilor citite de la un flux de intrare. • Citire ˆın avans PushbackReader PushbackInputStream Sunt fluxuri de intrare care au un buffer de 1-caracter(octet) ˆın care este citit ˆın avans ¸si caracterul (octetul) care urmeaz˘a celui curent citit. • Afi¸sare PrintWriter PrintStream Ofer˘a metode convenabile pentru afisarea informat¸iilor.

4.2.3

Crearea unui flux

Orice flux este un obiect al clasei ce implementeaz˘a fluxul respectiv. Crearea unui flux se realizeaz˘a a¸sadar similar cu crearea obiectelor, prin instruct¸iunea new ¸si invocarea unui constructor corespunz˘ator al clasei respective: Exemple:

102

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

//crearea unui flux de intrare pe caractere FileReader in = new FileReader("fisier.txt"); //crearea unui flux de iesire pe caractere FileWriter out = new FileWriter("fisier.txt"); //crearea unui flux de intrare pe octeti FileInputStream in = new FileInputStream("fisier.dat"); //crearea unui flux de iesire pe octeti FileOutputStrem out = new FileOutputStream("fisier.dat"); A¸sadar, crearea unui flux primitiv de date care cite¸ste/scrie informat¸ii de la un dispozitiv extern are formatul general: FluxPrimitiv numeFlux = new FluxPrimitiv(dispozitivExtern); Fluxurile de procesare nu pot exista de sine st˘at˘atoare ci se suprapun pe un flux primitiv de citire/scriere a datelor. Din acest motiv, constructorii claselor pentru fluxurile de procesare nu primesc ca argument un dispozitiv extern de memorare a datelor ci o referint¸a la un flux primitiv responsabil cu citirea/scrierea efectiv˘a a datelor: Exemple: //crearea unui flux de intrare printr-un buffer BufferedReader in = new BufferedReader( new FileReader("fisier.txt")); //echivalent cu FileReader fr = new FileReader("fisier.txt"); BufferedReader in = new BufferedReader(fr); //crearea unui flux de iesire printr-un buffer BufferedWriter out = new BufferedWriter( new FileWriter("fisier.txt"))); //echivalent cu FileWriter fo = new FileWriter("fisier.txt"); BufferedWriter out = new BufferedWriter(fo); A¸sadar, crearea unui flux pentru procesarea datelor are formatul general:

4.2. FOLOSIREA FLUXURILOR

103

FluxProcesare numeFlux = new FluxProcesare(fluxPrimitiv); In general, fluxurile pot fi compuse ˆın succesiuni oricˆat de lungi: DataInputStream in = new DataInputStream( new BufferedInputStream( new FileInputStream("fisier.dat")));

4.2.4

Fluxuri pentru lucrul cu fi¸siere

Fluxurile pentru lucrul cu fi¸siere sunt cele mai usor de ˆınteles, ˆıntrucˆat operat¸ia lor de baz˘a este citirea, respectiv scrierea unui caracter sau octet dintr-un sau ˆıntr-un fi¸sier specificat uzual prin numele s˘au complet sau relativ la directorul curent. Dup˘a cum am v˘azut deja, clasele care implementeaz˘a aceste fluxuri sunt urm˘atoarele: FileReader, FileWriter - caractere FileInputStream, FileOutputStream - octeti Constructorii acestor clase accept˘a ca argument un obiect care s˘a specifice un anume fi¸sier. Acesta poate fi un ¸sir de caractere, on obiect de tip File sau un obiect de tip FileDesciptor (vezi ”Clasa File”). Constructorii clasei FileReader sunt: public FileReader(String fileName) throws FileNotFoundException public FileReader(File file) throws FileNotFoundException public FileReader(FileDescriptor fd) Constructorii clasei FileWriter: public FileWriter(String fileName) throws IOException public FileWriter(File file) throws IOException public FileWriter(FileDescriptor fd) public FileWriter(String fileName, boolean throws IOException

append)

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

104

Cei mai uzuali constructori sunt cei care primesc ca argument numele fi¸sierului. Ace¸stia pot provoca except¸ii de tipul FileNotFoundException ˆın cazul ˆın care fi¸sierul cu numele specificat nu exist˘a. Din acest motiv orice creare a unui flux de acest tip trebuie f˘acut˘a ˆıntr-un bloc try-catch sau metoda ˆın care sunt create fluxurile respective trebuie s˘a arunce except¸iile de tipul FileNotFoundException sau de tipul superclasei IOException.

S˘a consider˘am ca exemplu un program care copie cont¸inutul unui fi¸sier cu numele ”in.txt” ˆıntr-un alt fi¸sier cu numele ”out.txt”. Ambele fi¸siere sunt considerate ˆın directorul curent. Listing 4.1: Copierea unui fisier import java . io .*; public class Copiere { public static void main ( String [] args )

{

try { FileReader in = new FileReader ( " in . txt " ) ; FileWriter out = new FileWriter ( " out . txt " ) ; int c ; while (( c = in . read () ) != -1) out . write ( c ) ; in . close () ; out . close () ; } catch ( IOException e ) { System . err . println ( " Eroare la operatiile cu fisiere ! " ) ; e . printStackTrace () ; } } }

In cazul ˆın care vom lansa aplicat¸ia iar ˆın directorul curent nu exist˘a un fi¸sier cu numele ”in.txt”, va fi generat˘a o except¸ie de tipul FileNotFoundException. Aceasta va fi prins˘a de program deoarece, IOException este superclas˘a pentru FileNotFoundException. Dac˘a exist˘a fi¸sierul ”in.txt”, aplicat¸ia va crea un nou fi¸sier ”out.txt” ˆın care va fi copiat cont¸inutul primului. Dac˘a exist˘a deja fi¸sierul ”out.txt” el va fi re-

4.2. FOLOSIREA FLUXURILOR

105

scris. Dac˘a doream s˘a facem operat¸ia de ad˘augare(append) ¸si nu de rescriere pentru fi¸sierul ”out.txt” foloseam: FileWriter out = new FileWriter("out.txt", true);

4.2.5

Citirea ¸si scrierea cu buffer

Clasele pentru citirea/scrierea cu zona tampon sunt: BufferedReader, BufferedWriter - caractere BufferedInputStream, BufferedOutputStream - octeti Sunt folosite pentru a introduce un buffer (zon˘a de memorie) ˆın procesul de citire/scriere a informat¸iilor, reducˆand astfel numarul de acces˘ari ale dispozitivului ce reprezint˘a sursa/destinat¸ia atelor. Din acest motiv, sunt mult mai eficiente decˆat fluxurile f˘ar˘a buffer ¸si din acest motiv se recomand˘a folosirea lor ori de cˆate ori este posibil. Clasa BufferedReader cite¸ste ˆın avans date ¸si le memoreaz˘a ˆıntr-o zon˘a tampon. Atunci cˆand se execut˘a o operat¸ie de citire, caracterul va fi preluat din buffer. In cazul ˆın care buffer-ul este gol, citirea se face direct din flux ¸si, odat˘a cu citirea caracterului, vor fi memorati ˆın buffer ¸si caracterele care ˆıi urmeaz˘a. Evident, BufferedInputStream funct¸ioneaz˘a dup˘a acela¸si principiu, singura diferent¸˘a fiind faptul c˘a sunt citit¸i octet¸i. Similar lucreaza ¸si clasele BufferedWriter ¸si BufferedOutputStream. La operat¸iile de scriere datele scrise nu vor ajunge direct la destinat¸ie, ci vor fi memorate jntr-un buffer de o anumit˘a dimensiune. Atunci cˆand bufferul este plin, cont¸inutul acestuia va fi transferat automat la destinat¸ie. Fluxurile de citire/scriere cu buffer sunt fluxuri de procesare ¸si sunt folosite prin suprapunere cu alte fluxuri, dintre care obligatoriu unul este primitiv. BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream( new FileOutputStream("out.dat"), 1024) //1024 este dimensiunea bufferului Constructorii cei mai folosit¸i ai acestor clase sunt urm˘atorii: BufferedReader(Reader in) BufferedReader(Reader in, int dim_buffer) BufferedWriter(Writer out)

106

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

BufferedWriter(Writer out, int dim_buffer) BufferedInputStream(InputStream in) BufferedInputStream(InputStream in, int dim_buffer) BufferedOutputStream(OutputStream out) BufferedOutputStream(OutputStream out, int dim_buffer) In cazul constructorilor ˆın care dimensiunea buffer-ului nu este specificat˘a, aceasta prime¸ste valoarea implicit˘a de 512 octet¸i (caractere). Metodele acestor clase sunt cele uzuale de tipul read ¸si write. Pe lˆanga acestea, clasele pentru scriere prin buffer mai au ¸si metoda flush care gole¸ste explicit zona tampon, chiar dac˘a aceasta nu este plin˘a. BufferedWriter out = new BufferedWriter( new FileWriter("out.dat"), 1024) //am creat un flux cu buffer de 1024 octeti for(int i=0; i<1000; i++) out.write(i); //bufferul nu este plin, in fisier nu s-a scris nimic out.flush(); //bufferul este golit, datele se scriu in fisier

Metoda readLine Este specific˘a fluxurilor de citire cu buffer ¸si permite citirea linie cu linie a datelor de intrare. O linie reprezint˘a o succesiune de caractere terminat˘a cu simbolul pentru sfˆar¸sit de linie, dependent de platforma de lucru. Acesta este reprezentat ˆın Java prin secvent¸a escape ’\n’; BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in")) String linie; while ((linie = br.readLine()) != null) { ... //proceseaza linie } br.close(); }

4.2. FOLOSIREA FLUXURILOR

4.2.6

107

Concatenarea fluxurilor

Clasa SequenceInputStream permite unei aplicatii s˘a combine serial mai multe fluxuri de intrare astfel ˆıncˆat acestea s˘a apar˘a ca un singur flux de intrare. Citirea datelor dintr-un astfel de flux se face astfel: se cite¸ste din primul flux de intrare specificat pˆana cˆand se ajunge la sfˆarsitul acestuia, dup˘a care primul flux de intrare este ˆınchis ¸si se deschide automat urm˘atorul flux de intrare din care se vor citi ˆın continuare datele, dup˘a care procesul se repet˘a pˆana la terminarea tuturor fluxurilor de intrare. Constructorii acestei clase sunt: SequenceInputStream(Enumeration e) SequenceInputStream(InputStream s1, InputStream s2) Primul construieste un flux secvential dintr-o mult¸ime de fluxuri de intrare. Fiecare obiect ˆın enumerarea primit˘a ca parametru trebuie s˘a fie de tipul InputStream. Cel de-al doilea construie¸ste un flux de intrare care combin˘a doar dou˘a fluxuri s1 ¸si s2, primul flux citit fiind s1. Exemplul cel mai elocvent de folosirea a acestei clase este concatenarea a dou˘a sau mai multor fi¸siere: Listing 4.2: Concatenarea a dou˘a fi¸siere /* Concatenarea a doua fisiere ale caror nume sunt primite de la linia de comanda . Rezultatul concatenarii este afisat pe ecran . */ import java . io .*; public class Concatenare { public static void main ( String args []) { if ( args . length <= 1) { System . out . println ( " Argumente insuficiente ! " ) ; System . exit ( -1) ; } try { FileInputStream f1 = new FileInputStream ( args [0]) ; FileInputStream f2 = new FileInputStream ( args [1]) ; SequenceInputStream s = new S eq u e nc e I np u tS t r ea m ( f1 , f2 ) ; int c ; while (( c = s . read () ) != -1) System . out . print (( char ) c ) ;

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

108

s . close () ; // f1 si f2 sunt inchise automat } catch ( IOException e ) { e . printStackTrace () ; } } }

Pentru concatenarea mai multor fi¸siere exist˘a dou˘a variante: • folosirea unei enumer˘ari - primul constructor (vezi ”Colect¸ii”); • concatenarea pe rˆand a acestora folosind al 2-lea constructor; concatenarea a 3 fi¸siere va construi un flux de intrare astfel: FileInputStream f1 = new FileInputStream(args[0]); FileInputStream f2 = new FileInputStream(args[1]); FileInputStream f3 = new FileInputStream(args[2]); SequenceInputStream s = new SequenceInputStream( f1, new SequenceInputStream(f2, f3));

4.2.7

Fluxuri pentru filtrarea datelor

Un flux de filtrare se ata¸seaz˘a altui flux pentru a filtra datele care sunt citite/scrise de c˘atre acel flux. Clasele pentru filtrarea datelor superclasele abstracte: • FilterInputStream - pentru filtrarea fluxurilor de intrare ¸si • FilterOutputStream - pentru filtrarea fluxurilor de ie¸sire. Cele mai importante fluxruri pentru filtrarea datelor sunt implementate de clasele: DataInputStream, DataOutputStream BufferedInputStream, BufferedOutputStream LineNumberInputStream PushbackInputStream PrintStream

4.2. FOLOSIREA FLUXURILOR

109

Observat¸i c˘a toate aceste clase descriu fluxuri de octet¸i. Filtrarea datelor nu trebuie v˘azut˘a ca o metod˘a de a elimina anumit¸i octeti dintr-un flux ci de a transforma ace¸sti octet¸i ˆın date care s˘a poat˘a fi interpretate sub alt˘a form˘a. A¸sa cum am v˘azut la citirea/scrierea cu zon˘a tampon, clasele de filtrare BufferedInputStream ¸si BufferedOutputStream colecteaz˘a datele unui flux ˆıntr-un buffer, urmˆand ca citirea/scrierea s˘a se fac˘a prin intermediu acelui buffer. A¸sadar, fluxurile de filtrare nu elimin˘a date citite sau scrise de un anumit flux, ci introduc o noua modalitate de manipulare a lor, ele mai fiind numite ¸si fluxuri de procesare. Din acest motiv, fluxurile de filtrare vor cont¸ine anumite metode specializate pentru citirea/scrierea datelor, altele decˆat cele comune tuturor fluxurilor. De exemplu, clasa BufferedInputStream pune la dispozit¸ie metoda readLine pentru citirea unei linii din fluxul de intrare. Folosirea fluxurilor de filtrare se face prin ata¸sarea lor de un flux care se ocup˘a efectiv de citirea/scrierea datelor: FluxFiltrare numeFlux = new FluxFiltrare(referintaAltFlux);

4.2.8

Clasele DataInputStream ¸si DataOutputStream

Aceste clase ofer˘a metode prin care un flux nu mai este v˘azut ca o ˆınsiruire de octet¸i, ci de date primitive. Prin urmare, vor furniza metode pentru citirea ¸si scrierea datelor la nivel de tip primitiv ¸si nu la nivel de octet. Clasele care ofer˘a un astfel de suport implementeaz˘a interfet¸ele DataInput, respectiv DataOutput. Acestea definesc metodele pe care trebuie s˘a le pun˘a la dispozit¸ie ˆın vederea citireii/scrierii datelor de tip primitiv. Cele mai folosite metode, altele decˆat cele comune tuturor fluxurilor, sunt date ˆın tabelul de mai jos:

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

110 DataInputStream readBoolean readByte readChar readDouble readFloat readInt readLong readShort readUTF

DataOutputStream writeBoolean writeByte writeChar writeDouble writeFloat writeInt writeLong writeShort writeUTF

Aceste metode au denumirile generice de readXXX ¸si writeXXX, specificate de interfetele DataInput ¸si DataOutput ¸si pot provoca except¸ii de tipul IOException. Denumirile lor sunt sugestive pentru tipul de date pe care ˆıl prelucreaz˘a. mai put¸in readUTF ¸si writeUTF care se ocup˘a cu obiecte de tip String, fiind singurul tip referint¸˘a permis de aceste clase. Scrierea datelor folosind fluxuri de acest tip se face ˆın format binar, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a un fi¸sier ˆın care au fost scrise informat¸ii folosind metode writeXXX nu va putea fi citit decˆat prin metode readXXX. Transformarea unei valori ˆın format binar se nume¸ste serializare. Clasele DataInputStream ¸si DataOutputStream permit serializarea tipurilor primitive ¸si a ¸sirurilor de caractere. Serializarea celorlalte tipuri referint¸˘a va fi f˘acut˘a prin intermediul altor clase, cum ar fi ObjectInputStream ¸si ObjectOutputStream (vezi ”Serializarea obiectelor”).

4.3

Intr˘ ari ¸si ie¸siri formatate

Incepˆand cu versiunea 1.5, limbajul Java pune la dispozit¸ii modalit˘a¸ti simplificate pentru afi¸sarea formatat˘a a unor informat¸ii, respectiv pentru citirea de date formatate de la tastatur˘a.

4.3.1

Intr˘ ari formatate

Clasa java.util.Scanner ofer˘a o solut¸ie simpl˘a pentru formatarea unor informat¸ii citite de pe un flux de intrare fie pe octet¸i, fie pe caractere, sau chiar dintr-un obiect de tip File. Pentru a citi de la tastatur˘a vom specifica ca argument al constructorului fluxul System.in:

4.4. FLUXURI STANDARD DE INTRARE S¸I IES¸IRE

111

Scanner s = Scanner.create(System.in); String nume = s.next(); int varsta = s.nextInt(); double salariu = s.nextDouble(); s.close();

4.3.2

Ie¸siri formatate

Clasele PrintStream ¸si PrintWriter pun la dispozit¸iile, pe lˆang˘a metodele print, println care ofereau posibilitatea de a afi¸sa un ¸sir de caractere, ¸si metodele format, printf (echivalente) ce permit afi¸sarea formatat˘a a unor variabile. System.out.printf("%s %8.2f %2d %n", nume, salariu, varsta); Formatarea ¸sirurilor de caractere se bazeaz˘a pe clasa java.util.Formatter.

4.4

Fluxuri standard de intrare ¸si ie¸sire

Mergˆand pe linia introdus˘a de sistemul de operare UNIX, orice program Java are : • o intrare standard • o ie¸sire standard • o ie¸sire standard pentru erori In general, intrarea standard este tastatura iar ie¸sirea standard este ecranul. Intrarea ¸si ie¸sirea standard sunt reprezentate de obiecte pre-create ce descriu fluxuri de date care comunic˘a cu dispozitivele standard ale sistemului. Aceste obiecte sunt definite publice ˆın clasa System ¸si sunt: • System.in - fluxul standar de intrare, de tip InputStream • System.out - fluxul standar de ie¸sire, de tip PrintStream • System.err - fluxul standar pentru erori, de tip PrintStream

112

4.4.1

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

Afisarea informat¸iilor pe ecran

Am v˘azut deja numeroase exemple de utilizare a fluxului standard de ie¸sire, el fiind folosit la afi¸sarea oric˘aror rezultate pe ecran (ˆın modul consola): System.out.print (argument); System.out.println(argument); System.out.printf (format, argumente...); System.out.format (format, argumente...); Fluxul standard pentru afi¸sarea erorilor se folose¸ste similar ¸si apare uzual ˆın secvent¸ele de tratare a except¸iilor. Implicit, este acela¸si cu fluxul standard de ie¸sire. catch(Exception e) { System.err.println("Exceptie:" + e); } Fluxurile de ie¸sire pot fi folosite a¸sadar f˘ar˘a probleme deoarece tipul lor este PrintStream, clas˘a concret˘a pentru scrierea datelor. In schimb, fluxul standard de intrare System.out este de tip InputStream, care este o clas˘a abstract˘a, deci pentru a-l putea utiliza eficient va trebui sa-l folosim ˆımpreuna cu un flux de procesare(filtrare) care s˘a permit˘a citirea facil˘a a datelor.

4.4.2

Citirea datelor de la tastatur˘ a

Uzual, vom dori s˘a folosim metoda readLine pentru citirea datelor de la tastatura ¸si din acest motiv vom folosi intrarea standard ˆımpreun˘a cu o clas˘a de procesare care ofer˘a aceast˘a metod˘a. Exemplul tipic este: BufferedReader stdin = new BufferedReader( new InputStreamReader(System.in)); System.out.print("Introduceti o linie:"); String linie = stdin.readLine() System.out.println(linie); In exemplul urm˘ator este prezentat un program care afi¸seaza liniile introduse de la tastatur˘a pˆan˘a ˆın momentul ˆın care se introduce linia ”exit” sau o linie vid˘a ¸si ment¸ioneaz˘adac˘a ¸sirul respectiv reprezint˘a un num˘ar sau nu.

4.4. FLUXURI STANDARD DE INTRARE S¸I IES¸IRE

113

Listing 4.3: Citirea datelor de la tastatur˘a /* Citeste siruri de la tastatura si verifica daca reprezinta numere sau nu */ import java . io .*; public class EsteNumar { public static void main ( String [] args ) { BufferedReader stdin = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( System . in ) ) ; try { while ( true ) { String s = stdin . readLine () ; if ( s . equals ( " exit " ) || s . length () ==0) break ; System . out . print ( s ) ; try { Double . parseDouble ( s ) ; System . out . println ( " : DA " ) ; } catch ( Numb erFor ma t E x c e p t i o n e ) { System . out . println ( " : NU " ) ; } } } catch ( IOException e ) { System . err . println ( " Eroare la intrarea standard ! " ) ; e . printStackTrace () ; } } }

Incepˆand cu versiunea 1.5, varianta cea mai comod˘a de citire a datelor de la tastatur˘a este folosirea clasei java.util.Scanner.

4.4.3

Redirectarea fluxurilor standard

Redirectarea fluxurilor standard presupune stabilirea unei alte surse decˆat tastatura pentru citirea datelor, respectiv alte destinat¸ii decˆat ecranul pentru cele dou˘a fluxuri de ie¸sire. In clasa System exist˘a urm˘atoarele metode statice care realizeaz˘a acest lucru: setIn(InputStream) - redirectare intrare setOut(PrintStream) - redirectare iesire setErr(PrintStream) - redirectare erori

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

114

Redirectarea ie¸sirii este util˘a ˆın special atunci cˆand sunt afi¸sate foarte multe date pe ecran. Putem redirecta afisarea c˘atre un fi¸sier pe care s˘a-l citim dup˘a execut¸ia programului. Secvent¸a clasic˘a de redirectare a ie¸sirii este c˘atre un fi¸sier este: PrintStream fis = new PrintStream( new FileOutputStream("rezultate.txt"))); System.setOut(fis); Redirectarea erorilor ˆıntr-un fi¸sier poate fi de asemenea util˘a ¸si se face ˆıntr-o manier˘a similar˘a: PrintStream fis = new PrintStream( new FileOutputStream("erori.txt"))); System.setErr(fis); Redirectarea intr˘arii poate fi folositoare pentru un program ˆın mod consol˘a care prime¸ste mai multe valori de intrare. Pentru a nu le scrie de la tastatur˘a de fiecare dat˘a ˆın timpul test˘arii programului, ele pot fi puse ˆıntrun fi¸sier, redirectˆand intrarea standard c˘atre acel fi¸sier. In momentul cˆand testarea programului a luat sfˆarsit redirectarea poate fi eliminat˘a, datele fiind cerute din nou de la tastatur˘a. Listing 4.4: Exemplu de folosire a redirect˘arii: import java . io .*; class Redirectare { public static void main ( String [] args ) { try { BufferedInputS t r ea m in = new B uf f e re d I np u tS t r ea m ( new FileInputStream ( " intrare . txt " ) ) ; PrintStream out = new PrintStream ( new FileOutputStream ( " rezultate . txt " ) ) ; PrintStream err = new PrintStream ( new FileOutputStream ( " erori . txt " ) ) ; System . setIn ( in ) ; System . setOut ( out ) ; System . setErr ( err ) ; BufferedReader br = new BufferedReader ( new InputStream Reader ( System . in ) ) ;

4.4. FLUXURI STANDARD DE INTRARE S¸I IES¸IRE

115

String s ; while (( s = br . readLine () ) != null ) { /* Liniile vor fi citite din fisierul intrare . txt si vor fi scrise in fisierul rezultate . txt */ System . out . println ( s ) ; } // Aruncam fortat o exceptie throw new IOException ( " Test " ) ; } catch ( IOException e ) { /* Daca apar exceptii , ele vor fi scrise in fisierul erori . txt */ System . err . println ( " Eroare intrare / iesire ! " ) ; e . printStackTrace () ; } } }

4.4.4

Analiza lexical˘ a pe fluxuri (clasa StreamTokenizer)

Clasa StreamTokenizer proceseaz˘a un flux de intrare de orice tip ¸si ˆıl ˆımparte ˆın ”atomi lexicali”. Rezultatul va consta ˆın faptul c˘a ˆın loc s˘a se citeasc˘a octet¸i sau caractere, se vor citi, pe rˆand, atomii lexicali ai fluxului respectiv. Printr-un atom lexical se ˆın]elege ˆın general: • un identificator (un ¸sir care nu este ˆıntre ghilimele) • un numar • un ¸sir de caractere • un comentariu • un separator Atomii lexicali sunt desp˘art¸iti ˆıntre ei de separatori. Implicit, ace¸sti separatori sunt cei obi¸snut¸i: spat¸iu, tab, virgul˘a, punct ¸si virgula, etc., ˆıns˘a pot fi schimbat¸i prin diverse metode ale clasei. Constructorii clasei sunt:

116

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

public StreamTokenizer(Reader r) public StreamTokenizer(InputStream is) Identificarea tipului ¸si valorii unui atom lexical se face prin intermediul variabilelor: • TT EOF - atom ce marcheaz˘a sfˆaar¸situl fluxului • TT EOL - atom ce marcheaz˘a sfˆar¸situl unei linii • TT NUMBER - atom de tip num˘ar • TT WORD- atom de tip cuvˆant • ttype- tipul ultimului atom citit din flux • nval- valoarea unui atom numeric • sval - valoarea unui atom de tip cuvˆant Citirea atomilor din flux se face cu metoda nextToken(), care returnez˘a tipul atomului lexical citit ¸si scrie ˆın variabilele nval sau sval valoarea corespunzato˘are atomului. Exemplul tipic de folosire a unui analizor lexical este citirea unei secvent¸e de numere ¸si ¸siruri aflate ˆıntr-un fi¸sier sau primite de la tastatur˘a: Listing 4.5: Citirea unor atomi lexicali dintr-un fisier /* Citirea unei secvente de numere si siruri dintr - un fisier specificat si afisarea tipului si valorii lor */ import java . io .*; public class CitireAtomi { public static void main ( String args []) throws IOException { BufferedReader br = new BufferedReader ( new FileReader ( " fisier . txt " ) ) ; StreamTokenizer st = new StreamTokenizer ( br ) ; int tip = st . nextToken () ; // Se citeste primul atom lexical

4.5. CLASA RANDOMACCESFILE (FIS¸IERE CU ACCES DIRECT)

117

while ( tip != StreamTokenizer . TT_EOF ) { switch ( tip ) { case StreamTokenizer . TT_WORD : System . out . println ( " Cuvant : " + st . sval ) ; break ; case StreamTokenizer . TT_NUMBER : System . out . println ( " Numar : " + st . nval ) ; } tip = st . nextToken () ; // Trecem la urmatorul atom } } }

A¸sadar, modul de utilizare tipic pentru un analizor lexical este ˆıntr-o bucla ”while”, ˆın care se citesc atomii unul cˆate unul cu metoda nextToken, pˆana se ajunge la sfˆarsitul fluxului (TT EOF). In cadrul buclei ”while” se determin˘a tipul atomul curent curent (ˆıntors de metoda nextToken) ¸si apoi se afl˘a valoarea numeric˘a sau ¸sirul de caractere corespunz˘ator atomului respectiv. In cazul ˆın care tipul atomilor nu ne intereseaz˘a, este mai simplu s˘a citim fluxul linie cu linie ¸si s˘a folosim clasa StringTokenizer, care realizeaz˘a ˆımp˘art¸irea unui ¸sir de caractere ˆın atomi lexicali, sau metoda split a clasei String.

4.5

Clasa RandomAccesFile (fi¸siere cu acces direct)

Dup˘a cum am v˘azut, fluxurile sunt procese secvent¸iale de intrare/ie¸sire. Acestea sunt adecvate pentru lucrul cu medii secvent¸iale de memorare a datelor, cum ar fi banda magnetic˘a sau pentru transmiterea informat¸iilor prin ret¸ea, desi sunt foarte utile ¸si pentru dispozitive ˆın care informat¸ia poate fi accesat˘a direct. Clasa RandomAccesFile are urm˘atoarele caracteristici: • permite accesul nesecvent¸ial (direct) la cont¸inutul unui fi¸sier; • este o clas˘a de sine st˘at˘atoare, subclas˘a direct˘a a clasei Object; • se g˘ase¸ste ˆın pachetul java.io;

118

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

• implementeaz˘a interfet¸ele DataInput ¸si DataOutput, ceea ce ˆınseamna ca sunt disponibile metode de tipul readXXX, writeXXX, ˆıntocmai ca la clasele DataInputStream ¸si DataOutputStream; • permite atˆat citirea cˆat ¸si scriere din/in fi¸siere cu acces direct; • permite specificarea modului de acces al unui fi¸sier (read-only, readwrite). Constructorii acestei clase sunt: RandomAccessFile(StringnumeFisier, StringmodAcces) throws IOException RandomAccessFile(StringnumeFisier, StringmodAcces) throws IOException unde modAcces poate fi: • ”r” - fi¸sierul este deschis numai pentru citire (read-only) • ”rw” - fi¸sierul este deschis pentru citire ¸si scriere (read-write) Exemple: RandomAccesFile f1 = new RandomAccessFile("fisier.txt", "r"); //deschide un fisier pentru citire RandomAccesFile f2 = new RandomAccessFile("fisier.txt", "rw"); //deschide un fisier pentru scriere si citire Clasa RandomAccesFile suport˘a not¸iunea de pointer de fi¸sier. Acesta este un indicator ce specific˘a pozit¸ia curent˘a ˆın fi¸sier. La deschiderea unui fi¸sier pointerul are valoarea 0, indicˆand ˆınceputul fi¸sierului. Apeluri la metodele de citire/scrirere deplaseaz˘a pointerul fi¸sierului cu num˘arul de octet¸i citit¸i sau scri¸si de metodele respective. In plus fat¸˘ade metodele de tip read ¸si write clasa pune la dispozitie ¸si metode pentru controlul pozit¸iei pointerului de fi¸sier. Acestea sunt: • skipBytes - mut˘a pointerul fi¸sierului ˆınainte cu un num˘ar specificat de octet¸i • seek - pozit¸ioneaza pointerului fi¸sierului ˆınaintea unui octet specificat • getFilePointer - returneaz˘a pozit¸ia pointerului de fi¸sier.

4.6. CLASA FILE

4.6

119

Clasa File

Clasa File nu se refer˘a doar la un fi¸sier ci poate reprezenta fie un fi¸sier anume, fie multimea fi¸sierelor dintr-un director. Specificarea unui fi¸sier/director se face prin specificarea c˘aii absolute spre acel fi¸sier sau a c˘aii relative fat¸˘a de directorul curent. Acestea trebuie s˘a respecte convent¸iile de specificare a c˘ailor ¸si numelor fi¸sierelor de pe platforma de lucru. Utilitate clasei File const˘a ˆın furnizarea unei modalit˘a¸ti de a abstractiza dependent¸ele cailor ¸si numelor fi¸sierelor fat¸˘ade ma¸sina gazd˘a, precum ¸si punerea la dispozit¸ie a unor metode pentru lucrul cu fisere ¸si directoare la nivelul sistemului de operare. Astfel, ˆın aceast˘a clas˘a vom g˘asi metode pentru testarea existent¸ei, ¸stergerea, redenumirea unui fi¸sier sau director, crearea unui director, listarea fi¸sierelor dintr-un director, etc. Trebuie ment¸ionat ¸si faptul c˘a majoritatea constructorilor fluxurilor care permit accesul la fi¸siere accept˘a ca argument un obiect de tip File ˆın locul unui ¸sir ce reprezint˘a numele fi¸sierului respectiv. File f = new File("fisier.txt"); FileInputStream in = new FileInputStream(f) Cel mai uzual constructor al clasei File este: public File(String numeFisier) Metodele mai importante ale clasei File au denumiri sugestive ¸si vor fi prezentate prin intermediul exemplului urm˘ator care listeaz˘a fi¸sierele ¸si subdirectoarele unui director specificat ¸si, pentru fiecare din ele afi¸seaz˘a diverse informat¸ii: Listing 4.6: Listarea cont¸inutului unui director /* Programul listeaza fisierele si subdirectoarele unui director . Pentru fiecare din ele vor fi afisate diverse informatii . Numele directorului este primit ca argument de la linia de comanda , sau este directorul curent . */ import java . io .*;

˘ S¸I IES¸IRI CAPITOLUL 4. INTRARI

120 import java . util .*; public class ListareDirector {

private static void info ( File f ) { // Afiseaza informatii despre un fisier sau director String nume = f . getName () ; if ( f . isFile () ) System . out . println ( " Fisier : " + nume ) ; else if ( f . isDirectory () ) System . out . println ( " Director : " + nume ) ; System . out . println ( " Cale absoluta : " + f . getAbsolutePath () + " \ n Poate citi : " + f . canRead () + " \ n Poate scrie : " + f . canWrite () + " \ n Parinte : " + f . getParent () + " \ n Cale : " + f . getPath () + " \ n Lungime : " + f . length () + " \ n Data ultimei modificari : " + new Date ( f . lastModified () ) ) ; System . out . println ( " - - - - - - - - - - - - - - " ) ; } public static void main ( String [] args ) { String nume ; if ( args . length == 0) nume = " . " ; // directorul curent else nume = args [0]; try { File director = new File ( nume ) ; File [] continut = director . listFiles () ; for ( int i = 0; i < continut . length ; i ++) info ( continut [ i ]) ; } catch ( Exception e ) { e . printStackTrace () ; } } }

Capitolul 5 Interfet¸e 5.1 5.1.1

Introducere Ce este o interfat¸˘ a?

Interfet¸ele duc conceptul de clas˘a abstract˘a cu un pas ˆınainte prin eliminarea oric˘aror implement˘ari de metode, punˆand ˆın practic˘a unul din conceptele program˘arii orientate obiect ¸si anume cel de separare a modelului unui obiect (interfat¸˘a) de implementarea sa. A¸sadar, o interfat¸˘a poate fi privita ca un protocol de comunicare ˆıntre obiecte. O interfat¸˘a Java define¸ste un set de metode dar nu specific˘a nici o implementare pentru ele. O clas˘a care implementeaz˘a o interfat¸˘a trebuie obligatoriu s˘a specifice implement˘ari pentru toate metodele interfet¸ei, supunˆandu-se a¸sadar unui anumit comportament. Definit¸ie O interfat¸˘a este o colect¸ie de metode f˘ar˘a implementare ¸si declarat¸ii de constante. Interfet¸ele permit, al˘aturi de clase, definirea unor noi tipuri de date. 121

122

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

5.2

Folosirea interfet¸elor

5.2.1

Definirea unei interfet¸e

Definirea unei interfet¸e se face prin intermediul cuvˆantului cheie interface: [public] interface NumeInterfata [extends SuperInterfata1, SuperInterfata2...] { /* Corpul interfetei: Declaratii de constane Declaratii de metode abstracte */ } O interfat¸˘a poate avea un singur modificator ¸si anume public. O interfat¸˘a public˘a este accesibil˘a tuturor claselor, indiferent de pachetul din care fac parte, implicit nivelul de acces fiind doar la nivelul pachetului din care face parte interfat¸a. O interfat¸˘a poate extinde oricˆate interfet¸e. Acestea se numesc superinterfet¸e ¸si sunt separate prin virgul˘a. (vezi ”Mo¸stenirea multipl˘a prin intermediul interfet¸elor”). Corpul unei interfet¸e poate cont¸ine: • constante: acestea pot fi sau nu declarate cu modificatorii public, static ¸si final care sunt implicit¸i, nici un alt modificator neputˆand ap˘area ˆın declarat¸ia unei variabile dintr-o interfat¸˘a. Constantele unei interfet¸e trebuie obligatoriu init¸ializate. interface Exemplu { int MAX = 100; // Echivalent cu: public static final int MAX = 100; int MAX; // Incorect, lipseste initializarea private int x = 1; // Incorect, modificator nepermis }

5.2. FOLOSIREA INTERFET ¸ ELOR

123

• metode f˘ ar˘ a implementare: acestea pot fi sau nu declarate cu modificatorul public, care este implicit; nici un alt modificator nu poate ap˘area ˆın declarat¸ia unei metode a unei interfet¸e. interface Exemplu { void metoda(); // Echivalent cu: public void metoda(); protected void metoda2(); // Incorect, modificator nepermis

Atent¸ie • Variabilele unei interfet¸e sunt implicit publice chiar dac˘a nu sunt declarate cu modificatorul public. • Variabilele unei interfet¸e sunt implicit constante chiar dac˘a nu sunt declarate cu modificatorii static ¸si final. • Metodele unei interfet¸e sunt implicit publice chiar dac˘a nu sunt declarate cu modificatorul public. • In variantele mai vechi de Java era permis ¸si modificatorul abstract ˆın declaratia interfet¸ei ¸si ˆın declarat¸iile metodelor, ˆıns˘a acest lucru nu mai este valabil, deoarece atˆat interfat¸a cˆat ¸si metodele sale nu pot fi altfel decˆat abstracte.

5.2.2

Implementarea unei interfet¸e

Implementarea uneia sau mai multor interfet¸e de c˘atre o clas˘a se face prin intermediul cuvˆantului cheie implements: class NumeClasa implements NumeInterfata sau class NumeClasa implements Interfata1, Interfata2, ...

124

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

O clas˘a poate implementa oricˆate interfet¸e sau poate s˘a nu implementeze nici una. In cazul ˆın care o clas˘a implementeaz˘a o anumit˘a interfat¸˘a, atunci trebuie obligatoriu s˘a specifice cod pentru toate metodele interfet¸ei. Din acest motiv, odat˘a creata ¸si folosit˘a la implementarea unor clase, o interfat¸˘a nu mai trebuie modificat˘a, ˆın sensul c˘a ad˘augarea unor metode noi sau schimbarea signaturii metodelor existente vor duce la erori ˆın compilarea claselor care o implementeaz˘a. Evident, o clas˘a poate avea ¸si alte metode ¸si variabile membre ˆın afar˘a de cele definite ˆın interfat¸˘a.

Atent¸ie Modificarea unei interfet¸e implic˘a modificarea tuturor claselor care implementeaz˘a acea interfat¸˘a.

O interfat¸˘a nu este o clas˘a, dar orice referint¸˘a de tip interfat¸˘a poate primi ca valoare o referint¸a la un obiect al unei clase ce implementeaz˘a interfat¸a respectiv˘a. Din acest motiv, interfet¸ele pot fi privite ca tipuri de date ¸si vom spune adesea c˘a un obiect are tipul X, unde X este o interfat¸˘a, dac˘a acesta este o instant¸˘a a unei clase ce implementeaz˘a interfat¸a X. Implementarea unei interfet¸e poate s˘a fie ¸si o clas˘a abstract˘a.

5.2.3

Exemplu: implementarea unei stive

S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu. Dorim s˘a implement˘am un nou tip de date numit Stack, care s˘a modeleze not¸iunea de stiv˘a de obiecte. Obiectele de tip stiv˘a, indiferent de implementarea lor, vor trebui s˘a cont¸in˘a metodele: • push - adaug˘a un nou element in stıv˘a • pop - elimin˘a elementul din vˆarful stivei • peek - returneaz˘a varful stivei • empty - testeaz˘a dac˘a stiva este vid˘a • toString - returneaz˘a cont¸inutul stivei sub forma unui ¸sir de caractere.

5.2. FOLOSIREA INTERFET ¸ ELOR

125

Din punctul de vedere al structurii interne, o stiv˘a poate fi implementat˘a folosind un vector sau o list˘a ˆınl˘ant¸uit˘a, ambele solut¸ii avˆand avantaje ¸si dezavantaje. Prima solut¸ie este mai simplu de ˆınt¸eles, ˆın timp ce a doua este mai eficient˘a din punctul de vedere al folosirii memoriei. Deoarece nu dorim s˘a leg˘am tipul de date Stack de o anumit˘a implementare structural˘a, ˆıl vom defini prin intermediul unei interfet¸e. Vom vedea imediat avantajele acestei abord˘ari. Listing 5.1: Interfat¸a ce descrie stiva public interface Stack { void push ( Object item ) throws StackException ; void pop () throws StackException ; Object peek () throws StackException ; boolean empty () ; String toString () ; }

Pentru a trata situat¸iile anormale care pot ap˘area atunci cˆand ˆıncerc˘am s˘a punem un element ˆın stiv˘a ¸si nu este posibil din lips˘a de memorie, sau ˆıncerc˘am s˘a acces˘am vˆarful stivei ¸si aceasta este vid˘a, vom defini o except¸ie proprie StackException: Listing 5.2: Tipul de except¸ie generat de stiv˘a public class StackException extends Exception { public StackException () { super () ; } public StackException ( String msg ) { super ( msg ) ; } }

D˘am ˆın continuare prima implementare a stivei, folosind un vector: Listing 5.3: Implementarea stivei folosind un vector // Implementarea stivei folosind un vector de obiecte . public class StackImpl1 implements Stack { private Object items []; // Vectorul ce contine obiectele

126

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

private int n =0; // Numarul curent de elemente din stiva public StackImpl1 ( int max ) { // Constructor items = new Object [ max ]; } public StackImpl1 () { this (100) ; } public void push ( Object item ) throws StackException { if ( n == items . length ) throw new StackException ( " Stiva este plina ! " ) ; items [ n ++] = item ; } public void pop () throws StackException { if ( empty () ) throw new StackException ( " Stiva este vida ! " ) ; items [ - - n ] = null ; } public Object peek () throws StackException { if ( empty () ) throw new StackException ( " Stiva este vida ! " ) ; return items [n -1]; } public boolean empty () { return ( n ==0) ; } public String toString () { String s = " " ; for ( int i =n -1; i >=0; i - -) s += items [ i ]. toString () + " " ; return s ; } }

Remarcat¸i c˘a, de¸si ˆın interfat¸˘a metodele nu sunt declarate explicit cu modificatorul public, ele sunt totu¸si publice ¸si trebuie declarate ca atare ˆın clas˘a. Trebuie remarcat ¸si faptul c˘a metoda toString este definit˘a deja ˆın clasa Object, deci clasa noastr˘a o are deja implementat˘a ¸si nu am fi obt¸inut nici o eroare la compilare dac˘a nu o implementam explicit. Ceea ce facem acum este de fapt supradefinirea ei.

5.2. FOLOSIREA INTERFET ¸ ELOR

127

O alt˘a observat¸ie important˘a se refer˘a la faptul c˘a trebuie s˘a declar˘am ˆın cadrul interfet¸ei ¸si except¸iile aruncate de metode, ce trebuie obligatoriu tratate. S˘a vedem acum modalitatea de implementare a stivei folosind o list˘a ˆınl˘ant¸uit˘a: Listing 5.4: Implementarea stivei folosind o list˘a // Implementarea stivei folosind o lista inlantuita . public class StackImpl2 implements Stack { class Node { // Clasa interna ce reprezinta un nod al listei Object item ; // informatia din nod Node link ; // legatura la urmatorul nod Node ( Object item , Node link ) { this . item = item ; this . link = link ; } } private Node top = null ; // Referinta la varful stivei public void push ( Object item ) { Node node = new Node ( item , top ) ; top = node ; } public void pop () throws StackException { if ( empty () ) throw new StackException ( " Stiva este vida ! " ) ; top = top . link ; } public Object peek () throws StackException { if ( empty () ) throw new StackException ( " Stiva este vida ! " ) ; return top . item ; } public boolean empty () { return ( top == null ) ; } public String toString () { String s = " " ; Node node = top ; while ( node != null ) {

128

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E s += ( node . item ) . toString () + " " ; node = node . link ; } return s ; }

}

Singura observat¸ie pe care o facem aici este c˘a, de¸si metoda push din interfat¸˘a declar˘a aruncarea unor except¸ii de tipul StackException, nu este obligatoriu ca metoda din clas˘a s˘a specifice ¸si ea acest lucru, atˆat timp cˆat nu genereaz˘a except¸ii de acel tip. Invers este ˆıns˘a obligatoriu. In continuare este prezentat˘a o mic˘a aplicat¸ie demonstrativ˘a care folose¸ste tipul de date nou creat ¸si cele dou˘a implement˘ari ale sale: Listing 5.5: Folosirea stivei public class TestStiva { public static void afiseaza ( Stack s ) { System . out . println ( " Continutul stivei este : " + s ) ; } public static void main ( String args []) { try { Stack s1 = new StackImpl1 () ; s1 . push ( " a " ) ; s1 . push ( " b " ) ; afiseaza ( s1 ) ; Stack s2 = new StackImpl2 () ; s2 . push ( new Integer (1) ) ; s2 . push ( new Double (3.14) ) ; afiseaza ( s2 ) ;

} catch ( StackException e ) { System . err . println ( " Eroare la lucrul cu stiva ! " ) ; e . printStackTrace () ; } } }

Observat¸i folosirea interfet¸ei Stack ca un tip de date, ce aduce flexibilitate sporit˘a ˆın manevrarea claselor ce implementeaz˘a tipul respectiv. Metoda

5.3. INTERFET ¸ E S¸I CLASE ABSTRACTE

129

afiseaza accept˘a ca argument orice obiect al unei clase ce implementeaz˘a Stack. Observat¸ie In pachetul java.util exist˘a clasa Stack care modeleaz˘a not¸iune de stiv˘a de obiecte ¸si, evident, aceasta va fi folosit˘a ˆın aplicat¸iile ce au nevoie de acest tip de date. Exemplu oferit de noi nu are leg˘atur˘a cu aceast˘a clas˘a ¸si are rol pur demonstrativ.

5.3

Interfet¸e ¸si clase abstracte

La prima vedere o interfat¸˘a nu este altceva decˆat o clas˘a abstract˘a ˆın care toate metodele sunt abstracte (nu au nici o implementare). A¸sadar, o clas˘a abstract˘a nu ar putea ˆınlocui o interfat¸˘ a? Raspunsul la intrebare depinde de situat¸ie, ˆıns˘a ˆın general este ’Nu’. Deosebirea const˘a ˆın faptul c˘a unele clase sunt fort¸ate s˘a extind˘a o anumit˘a clas˘a (de exemplu orice applet trebuie s˘a fie subclasa a clasei Applet) ¸si nu ar mai putea sa extind˘a o alt˘a clas˘a, deoarece ˆın Java nu exista decˆat mo¸stenire simpla. Fara folosirea interfet¸elor nu am putea fort¸a clasa respectiv˘a s˘a respecte diverse tipuri de protocoale. La nivel conceptual, diferent¸a const˘a ˆın: • extinderea unei clase abstracte fort¸eaz˘a o relat¸ie ˆıntre clase; • implementarea unei interfet¸e specific˘a doar necesitatea implement˘arii unor anumie metode. In multe situat¸ii interfet¸ele ¸si clasele abstracte sunt folosite ˆımpreun˘a pentru a implementa cˆat mai flexibil ¸si eficient o anumit˘a ierarhie de clase. Un exemplu sugestiv este dat de clasele ce descriu colect¸ii. Ca sa particulariz˘am, exist˘a: • interfat¸a List care impune protocolul pe care trebuie s˘a ˆıl respecte o clas˘a de tip list˘a, • clasa abstract˘a AbstractList care implementeaz˘a interfat¸a List ¸si ofer˘a implement˘ari concrete pentru metodele comune tuturor tipurilor de list˘a,

130

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

• clase concrete, cum ar fi LinkedList, ArrayList care extind AbstractList.

5.4

Mo¸stenire multipl˘ a prin interfet¸e

Interfet¸ele nu au nici o implementare ¸si nu pot fi instant¸iate. Din acest motiv, nu reprezint˘a nici o problem˘a ca anumite clase s˘a implementeze mai multe interfet¸e sau ca o interfat¸˘a s˘a extind˘a mai multe interfet¸e (s˘a aib˘a mai multe superinterfet¸e) class NumeClasa implements Interfata1, Interfata2, ... interface NumeInterfata extends Interfata1, Interfata2, ... O interfat¸˘a mosteneste atˆat constantele cˆat ¸si declarat¸iile de metode de la superinterfet¸ele sale. O clas˘a mo¸steneste doar constantele unei interfet¸e ¸si responsabilitatea implement˘arii metodelor sale. S˘a consider˘am un exemplu de clasa care implementeaza mai multe interfet¸e: interface Inotator { void inoata(); } interface Zburator { void zboara(); } interface Luptator { void lupta(); } class Erou implements Inotator, Zburator, Luptator { public void inoata() {} public void zboara() {} public void lupta() {} } Exemplu de interfat¸˘a care extinde mai multe interfet¸e: interface Monstru { void ameninta(); } interface MonstruPericulos extends Monstru { void distruge();

˘ PRIN INTERFET 5.4. MOS¸TENIRE MULTIPLA ¸E } interface Mortal { void omoara(); } interface Vampir extends void beaSange(); } class Dracula implements public void ameninta() public void distruge() public void omoara()() public void beaSange() }

131

MonstruPericulos, Mortal {

Vampir { {} {} {} {}

Evident, pot ap˘area situat¸ii de ambiguitate, atunci cˆand exist˘a constante sau metode cu acelea¸si nume ˆın mai multe interfet¸e, ˆıns˘a acest lucru trebuie ˆıntotdeauna evitat, deoarece scrierea unui cod care poate fi confuz este un stil prost de programare. In cazul in care acest lucru se ˆıntˆampl˘a, compilatorul nu va furniza eroare decˆat dac˘a se ˆıncearc˘a referirea constantelor ambigue f˘ar˘a a le prefixa cu numele interfet¸ei sau dac˘a metodele cu acela¸si nume nu pot fi deosbite, cum ar fi situat¸ia cˆand au aceea¸si list˘a de argumente dar tipuri returnate incompatibile. interface I1 { int x=1; void metoda(); } interface I2 { int x=2; void metoda(); //int metoda(); }

//corect //incorect

class C implements I1, I2 { public void metoda() { System.out.println(I1.x); //corect System.out.println(I2.x); //corect System.out.println(x); //ambiguitate

132

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

} } S˘a recapitul˘am cˆateva lucruri legate de clase ¸si interfet¸e: • O clas˘a nu poate avea decˆat o superclas˘a. • O clas˘a poate implementa oricˆate interfet¸e. • O clas˘a trebuie obligatoriu s˘a trateze metodele din interfet¸ele pe care la implementeaz˘a. • Ierarhia interfet¸elor este independent˘a de ierarhia claselor care le implementeaz˘a.

5.5

Utilitatea interfet¸elor

Dup˘a cum am v˘azut, o interfat¸˘a define¸ste un protocol ce poate fi implementat de orice clas˘a, indiferent de ierarhia de clase din care face parte. Interfet¸ele sunt utile pentru: • definirea unor similaritati ˆıntre clase independente f˘ar˘a a fort¸a artificial o legatur˘a ˆıntre ele; • asigur˘a c˘a toate clasele care implementeaz˘a o interfat¸˘a pun la dipozit¸ie metodele specificate ˆın interfat¸˘a - de aici rezult˘a posibilitatea implement˘arii unor clase prin mai multe modalit˘a¸ti ¸si folosirea lor ˆıntr-o manier˘a unitar˘a; • definirea unor grupuri de constante; • transmiterea metodelor ca parametri;

5.5.1

Crearea grupurilor de constante

Deoarece orice variabil˘a a unei interfet¸e este implicit declarat˘a cu public, static si final, interfet¸ele reprezint˘a o metod˘a convenabil˘a de creare a unor grupuri de constante care s˘a fie folosite global ˆıntr-o aplicat¸ie:

5.5. UTILITATEA INTERFET ¸ ELOR

133

public interface Luni { int IAN=1, FEB=2, ..., DEC=12; } Folosirea acestor constante se face prin expresii de genul NumeInterfata.constanta, ca ˆın exemplul de mai jos: if (luna < Luni.DEC) luna ++ else luna = Luni.IAN;

5.5.2

Transmiterea metodelor ca parametri

Deoarece nu exist˘a pointeri propriu-zi¸si, transmiterea metodelor ca parametri este realizat˘a ˆın Java prin intermediul interfet¸elor. Atunci cˆand o metod˘a trebuie s˘a primeasc˘a ca argument de intrare o referint¸˘a la o alt˘a funct¸ie necesar˘a execut¸iei sale, cunoscut˘a doar la momentul execut¸iei, atunci argumentul respectiv va fi declarat de tipul unei interfet¸e care cont¸ine metoda respectiv˘a. La execut¸ie metoda va putea primi ca parametru orice obiect ce implementeaz˘a interfat¸a respectiv˘a ¸si deci cont¸ine ¸si codul funct¸iei respective, aceasta urmˆand s˘a fie apelat˘a normal pentru a obt¸ine rezultatul dorit. Aceast˘a tehnic˘a, denumit˘a ¸si call-back, este extrem de folosit˘a ˆın Java ¸si trebuie neap˘arat ˆınt¸eleas˘a. S˘a consider˘am mai multe exemple pentru a clarifica lucrurile. Primul exemplu se refer˘a la explorarea nodurilor unui graf. In fiecare nod trebuie s˘a se execute prelucrarea informat¸iei din nodul respectiv prin intermediul unei funct¸ii primite ca parametru. Pentru aceasta, vom defini o interfat¸a˘ Functie care va specifica metoda trimis˘a ca parametru.

interface Functie { public void executa(Nod u); } class Graf { //... void explorare(Functie f) { //...

134

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E if (explorarea a ajuns in nodul v) { f.executa(v); //... }

} } //Definim doua functii class AfisareRo implements Functie { public void executa(Nod v) { System.out.println("Nodul curent este: " + v); } } class AfisareEn implements Functie { public void executa(Nod v) { System.out.println("Current node is: " + v); } } public class TestCallBack { public static void main(String args[]) { Graf G = new Graf(); G.explorare(new AfisareRo()); G.explorare(new AfisareEn()); } } Al doilea xemplu va fi prezentat ˆın sect¸iunea urm˘atoare, ˆıntrucˆat face parte din API-ul standard Java ¸si vor fi puse ˆın evident¸˘a, prin intermediul s˘au, ¸si alte tehnici de programare.

5.6

Interfat¸a FilenameFilter

Instant¸ele claselor ce implementeaz˘a aceasta interfat¸˘a sunt folosite pentru a crea filtre pentru fi¸siere ¸si sunt primite ca argumente de metode care listeaz˘a cont¸inutul unui director, cum ar fi metoda list a clasei File. A¸sadar, putem spune c˘a metoda list prime¸ste ca argument o alt˘a funct¸ie care specific˘a dac˘a un fi¸sier va fi returnat sau nu (criteriul de filtrare).

5.6. INTERFAT ¸ A FILENAMEFILTER

135

Interfat¸a FilenameFilter are o singur˘a metod˘a: accept care specific˘a criteriul de filtrare ¸si anume, testeaz˘a dac˘a numele fi¸sierului primit ca parametru ˆındepline¸ste condit¸iile dorite de noi. Definit¸ia interfet¸ei este: public interface FilenameFilter { public boolean accept(File dir, String numeFisier); } A¸sadar, orice clas˘a de specificare a unui filtru care implementez˘a interfat¸a FilenameFilter trebuie s˘a implementeze metoda accept a acestei interfet¸e. Aceste clase mai pot avea ¸si alte metode, de exemplu un constructor care s˘a primeasca criteriul de filtrare. In general, o clas˘a de specificare a unui filtru are urm˘atorul format: class FiltruFisiere implements FilenameFilter { String filtru; // Constructorul FiltruFisiere(String filtru) { this.filtru = filtru; } // Implementarea metodei accept public boolean accept(File dir, String nume) { if (filtrul este indeplinit) return true; else return false; } } Metodele cele mai uzuale ale clasei String folosite pentru filtrarea fi¸sierelor sunt: • endsWith - testeaz˘a dac˘a un ¸sir are o anumit˘a terminat¸ie • indexOf - testeaz˘a dac˘a un ¸sir cont¸ine un anumit sub¸sir, returnˆand pozit¸ia acestuia, sau 0 ˆın caz contrar.

136

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

Instant¸ele claselor pentru filtrare sunt primite ca argumente de metode de listare a cont¸inutului unui director. O astfel de metod˘a este list din clasa File: String[] list (FilenameFilter filtru) Observati c˘a aici interfat¸a este folosit˘a ca un tip de date, ea fiind substituit˘a cu orice clas˘a care o implementeaz˘a. Acesta este un exemplu tipic de transmitere a unei funct¸ii (funct¸ia de filtrare accept) ca argument al unei metode. S˘a consider˘am exemplul complet ˆın care dorim s˘a list˘am fi¸sierele din directorul curent care au o anumit˘a extensie. Listing 5.6: Listarea fi¸sierelor cu o anumit˘a extensie /* Listarea fisierelor din directorul curent care au anumita extensie primita ca argument . Daca nu se primeste nici un argument , vor fi listate toate . */ import java . io .*; class Listare { public static void main ( String [] args ) { try { File director = new File ( " . " ) ; String [] list ; if ( args . length > 0) list = director . list ( new Filtru ( args [0]) ) ; else list = director . list () ; for ( int i = 0; i < list . length ; i ++) System . out . println ( list [ i ]) ; } catch ( Exception e ) { e . printStackTrace () ; } } } class Filtru implements FilenameFilter { String extensie ; Filtru ( String extensie ) { this . extensie = extensie ;

5.6. INTERFAT ¸ A FILENAMEFILTER

137

} public boolean accept ( File dir , String nume ) { return ( nume . endsWith ( " . " + extensie ) ) ; } }

5.6.1

Folosirea claselor anonime

In cazul ˆın care nu avem nevoie de clasa care reprezint˘a filtrul pentru listarea fi¸sierelor dintr-un director decˆat o singur˘a dat˘a, pentru a evita crearea unei noi clase de sine st˘at˘atoare care s˘a fie folosit˘a pentru instant¸ierea unui singur obiect, putem folosi clas˘a intern˘a anonim˘a, aceast˘a situat¸ie fiind un exemplu tipic de folosire a acestora. Listing 5.7: Folosirea unei clase anonime /* Listarea fisierelor din directorul curent folosind o clasa anonima pentru filtru . */ import java . io .*; class Listare { public static void main ( String [] args ) { try { File director = new File ( " . " ) ; String [] list ; if ( args . length > 0) { final String extensie = args [0]; list = director . list ( new FilenameFilter () { // Clasa interna anonima public boolean accept ( File dir , String nume ) { return ( nume . endsWith ( " . " + extensie ) ) ; } }) ; } else list = director . list () ; for ( int i = 0; i < list . length ; i ++) System . out . println ( list [ i ]) ; } catch ( Exception e ) { e . printStackTrace () ; }

138

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

} }

A¸sadar, o modalitate uzual˘a de folosire a claselor anonime pentru instant¸ierea unui obiect care trebuie s˘a respecte o interfat¸˘a este: metoda(new Interfata() { // Implementarea metodelor interfetei });

5.7

Compararea obiectelor

Am v˘azut ˆın primul capitol c˘a o solut¸ie facil˘a ¸si eficient˘a de sortare a unui vector este folosirea metodei sort din clasa java.util.Arrays. int v[]={3, 1, 4, 2}; java.util.Arrays.sort(v); // Sorteaza vectorul v // Acesta va deveni {1, 2, 3, 4} In cazul ˆın care elementele din vector sunt de tip primitiv, ca in exemplul de mai sus, nu exist˘a nici o problem˘a ˆın a determina ordinea fireasc˘a a elementelor. Ce se ˆınt˘ampl˘a ˆıns˘a atunci cˆand vectorul cont¸ine referint¸e la obiecte de un anumit tip ? S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu, ˆın care dorim s˘a sort˘am un vector format din instant¸e ale clasei Persoana, definit˘a mai jos: Listing 5.8: Clasa Persoana (f˘ar˘a suport pentru comparare) class Persoana { int cod ; String nume ; public Persoana ( int cod , String nume ) { this . cod = cod ; this . nume = nume ; } public String toString () { return cod + " \ t " + nume ; } }

5.7. COMPARAREA OBIECTELOR

139

Programul urm˘ator ar trebui s˘a sorteze un vector de persoane: Listing 5.9: Sortarea unui vector de tip referint¸˘a class Sortare { public static void main ( String args []) { Persoana p [] = new Persoana [4]; p [0] = new Persoana (3 , " Ionescu " ) ; p [1] = new Persoana (1 , " Vasilescu " ) ; p [2] = new Persoana (2 , " Georgescu " ) ; p [3] = new Persoana (4 , " Popescu " ) ; java . util . Arrays . sort ( p ) ; System . out . println ( " Persoanele ordonate dupa cod : " ) ; for ( int i =0; i < p . length ; i ++) System . out . println ( p [ i ]) ; } }

La execut¸ia acestei aplicat¸ii va fi obt¸inut˘a o except¸ie, deoarece metoda sort nu ¸stie care este ordinea natural˘a a obiectelor de tip Persoana. Va trebui, ˆıntr-un fel sau altul, s˘a specific˘am acest lucru.

5.7.1

Interfat¸a Comparable

Interfat¸a Comparable impune o ordine total˘a asupra obiectelor unei clase ce o implementeaz˘a. Aceast˘a ordine se nume¸ste ordinea natural˘ a a clasei ¸si este specificat˘a prin intermediul metodei compareTo. Definit¸ia interfet¸ei este: public interface Comparable { int compareTo(Object o); } A¸sadar, o clas˘a ale c˘arei instant¸e trebuie s˘a fie comparabil va implementa metoda compareTo care trebuie s˘a returneze: • o valoare strict negativ˘ a: dac˘a obiectul curent (this) este mai mic decˆa obiectul primit ca argument; • zero: dac˘a obiectul curent este egal decˆa obiectul primit ca argument;

140

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

• o valoare strict pozitiv˘ a: dac˘a obiectul curent este mai mare decˆa obiectul primit ca argument. Reamintim c˘a metoda equals, mo¸stenit˘a din Object de toate clasele, determin˘a dac˘a dou˘a obiecte sunt egale (au aceea¸si valoare). Spunem c˘a ordinea natural˘a a unei clase C este consitent˘ a cu equals dac˘a ¸si numai dac˘a (e1.compareTo((Object)e2) == 0) are aceeas¸si valoare logic˘a cu e1.equals((Object)e2, pentru orice e1, e2 instant¸e ale lui C. null nu este instant¸˘a a nici unei clase ¸si e.compareTo(null) trebuie s˘a arunce o except¸ie de tip NullPointerException chiar dac˘a e.equals(null) returneaz˘a false. S˘a presupunem c˘a dorim ca ordinea natural˘a a persoanelor s˘a fie dup˘a codul lor intern. Listing 5.10: Clasa Persoana cu suport pentru comparare class Persoana implements Comparable { int cod ; String nume ; public Persoana ( int cod , String nume ) { this . cod = cod ; this . nume = nume ; } public String toString () { return cod + " \ t " + nume ; } public boolean equals ( Object o ) { if (!( o instanceof Persoana ) ) return false ; Persoana p = ( Persoana ) o ; return ( cod == p . cod ) && ( nume . equals ( p . nume ) ) ; } public int compareTo ( Object o ) { if ( o == null ) throw new Null P o i n t e r E x c e p t i o n () ; if (!( o instanceof Persoana ) ) throw new Clas sCas tExce ptio n ( " Nu pot compara ! " ) ; Persoana p = ( Persoana ) o ;

5.7. COMPARAREA OBIECTELOR

141

return ( cod - p . cod ) ; } }

Observat¸i folosirea operatorului instanceof, care verific˘a dac˘a un obiect este instant¸˘a a unei anumite clase. Metoda compareTo va arunca o except¸ie de tipul ClassCastException dac˘a se ˆıncearc˘a compararea unui obiect de tip Persoana cu un obiect de alt tip. Metoda equals va returna, pur ¸si simplu, false.

5.7.2

Interfat¸a Comparator

In cazul ˆın care dorim s˘a sort˘am elementele unui vector ce cont¸ine referint¸e dup˘a alt criteriu decˆat ordinea natural˘a a elemenetelor, avem nevoie de o alt˘a solut¸ie. Aceasta este oferit˘a tot de metoda sort din clasa java.util.Arrays, dar ˆın varianta ˆın care, pe lˆang˘a vectorul ce trebuie sortat, vom transmite un argument de tip Comparator care s˘a specifice modalitatea de comparare a elementelor. Interfat¸a java.util.Comparator cont¸ine metoda compare, care impune o ordine total˘a asupra elementelor unei colect¸ii. Aceasta returneaz˘a un ˆıntreg cu aceea¸si semnificat¸ie ca la metoda compareTo a interfet¸ei Comparator ¸si are urm˘atoarea definit¸ie: int compare(Object o1, Object o2); S˘a presupunem c˘a dorim s˘a sort˘am persoanele ordonate dup˘a numele lor. Pentru definirea comparatorului vom folosi o clas˘a anonim˘a. Listing 5.11: Sortarea unui vector folosind un comparator import java . util .*; class Sortare { public static void main ( String args []) { Persoana p [] = new Persoana [4]; p [0] = new Persoana (3 , " Ionescu " ) ; p [1] = new Persoana (1 , " Vasilescu " ) ; p [2] = new Persoana (2 , " Georgescu " ) ; p [3] = new Persoana (4 , " Popescu " ) ; Arrays . sort (p , new Comparator () { public int compare ( Object o1 , Object o2 ) { Persoana p1 = ( Persoana ) o1 ; Persoana p2 = ( Persoana ) o2 ; return ( p1 . nume . compareTo ( p2 . nume ) ) ;

142

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E } }) ; System . out . println ( " Persoanele ordonate dupa nume : " ) ; for ( int i =0; i < p . length ; i ++) System . out . println ( p [ i ]) ;

} }

Observat¸i cum compararea a dou˘a ¸siruri de caractere se face tot cu metoda compareTo, clasa String implemenˆand interfat¸a Comparable.

5.8

Adaptori

In cazul ˆın care o interfat¸˘a cont¸ine mai multe metode ¸si, la un moment dat, avem nevoie de un obiect care implementeaz˘a interfat¸a respectiv dar nu specific˘a cod decˆat pentru o singur˘a metod˘a, el trebui totu¸si s˘a implementeze toate metodele interfet¸ei, chiar dac˘a nu specific˘a nici un cod. interface X { void metoda_1(); void metoda_2(); ... void metoda_n(); } ... // Avem nevoie de un obiect de tip X // ca argument al unei functii functie(new X() { public void metoda_1() { // Singura metoda care ne intereseaza ... } // Trebuie sa apara si celelalte metode // chiar daca nu au implementare efectiva public void metoda_2() {} public void metoda_3() {} ... public void metoda_n() {}

5.8. ADAPTORI

143

}); Aceast˘a abordare poate fi nepl˘acut˘a dac˘a avem frecvent nevoie de obiecte ale unor clase ce implementeaz˘a interfat¸a X. Solut¸ia la aceast˘a problem˘a este folosirea adaptorilor. Definit¸ie Un adaptor este o clas˘a abstract˘a care implementeaz˘a o anumit˘a interfat¸˘a f˘ar˘a a specifica cod nici unei metode a interfet¸ei.

public abstract class XAdapter implements X { public void metoda_1() {} public void metoda_2() {} ... public void metoda_n() {} } In situat¸ia cˆand avem nevoie de un obiect de tip X vom folosi clasa abstract˘a, supradefinind doar metoda care ne intereseaz˘a: functie(new XAdapter() { public void metoda_1() { // Singura metoda care ne intereseaza ... } }); Mai multe exemple de folosire a adaptorilor vor fi date ˆın capitolul ”Interfat¸a grafic˘a cu utilizatorul”.

144

CAPITOLUL 5. INTERFET ¸E

Capitolul 6 Organizarea claselor 6.1

Pachete

Definit¸ie Un pachet este o colect¸ie de clase ¸si interfet¸e ˆınrudite din punctul de vedere al funct¸ionalit˘a¸tii lor. Sunt folosite pentru g˘asirea ¸si utilizarea mai u¸soar˘a a claselor, pentru a evita conflictele de nume ¸si pentru a controla accesul la anumite clase. In alte limbaje de programare pachetele se mai numesc libr˘arii sau bibilioteci.

6.1.1

Pachetele standard (J2SDK)

Platforma standard de lucru Java se bazeaz˘a pe o serie de pachete cu ajutorul c˘arora se pot construi ˆıntr-o manier˘a simplificat˘a aplicat¸iile. Exist˘a deci un set de clase deja implementate care modeleaz˘a structuri de date, algoritmi sau diverse not¸iuni esent¸iale ˆın dezvoltarea unui program. Cele mai importante pachete ¸si suportul oferit de lor sunt: • java.lang - clasele de baz˘a ale limbajului Java • java.io - intr˘ari/ie¸siri, lucrul cu fi¸siere • java.util - clase ¸si interfet¸e utile • java.applet - dezvoltarea de appleturi 145

146

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

• java.awt - interfat¸a grafic˘a cu utilizatorul • java.awt.event - mecanismele de tratare e evenimentelor generate de utilizator • java.beans - scrierea de componente reutilizabile • java.net - programare de ret¸ea • java.sql - lucrul cu baze de date • java.rmi - execut¸ie la distant¸˘a Remote Message Interface • java.security - mecanisme de securitate: criptare, autentificare • java.math - operat¸ii matematice cu numere mari • java.text - lucrul cu texte, date ¸si numere independent de limb˘a • java.lang.reflect - introspect¸ie • javax.swing - interfat¸a grafic˘a cu utilizatorul, mult ˆımbog˘a¸tit˘a fat¸˘a de AWT. • ...

6.1.2

Folosirea membrilor unui pachet

Conform specificat¸iilor de acces ale unei clase ¸si ale mebrilor ei, doar clasele publice ¸si membrii declarat¸i publici ai unei clase sunt accesibili ˆın afara pachetului ˆın care se g˘asesc. Dup˘a cum am v˘azut ˆın sect¸iunea ”Specificatori de acces pentru membrii unei clase”, accesul implicit ˆın Java este la nivel de pachet. Pentru a folosi o clas˘a public˘a dintr-un anumit pachet, sau pentru a apela o metod˘a public˘a a unei clase publice a unui pachet, exist˘a trei solut¸ii: • specificarea numelui complet al clasei • importul clasei respective • importul ˆıntregului pachet ˆın care se g˘ase¸ste clasa.

6.1. PACHETE

147

Specificarea numelui complet al clasei se face prin prefixarea numelui scurt al clasei cu numele pachetului din care face parte: numePachet.NumeClasa. Button java.awt java.awt.Button

- numele scurt al clasei - pachetul din care face parte - numele complet al clasei

Aceast˘a metod˘a este recomandat˘a doar pentru cazul ˆın care folosirea acelei clase se face o singur˘a dat˘a sau foarte rar. De exemplu, ar fi extrem de nepl˘acut s˘a scriem de fiecare dat˘a cˆand vrem s˘a declar˘am un obiect grafic secvent¸e de genul: java.awt.Button b1 java.awt.Button b2 java.awt.TextField java.awt.TextField

= new java.awt.Button("OK"); = new java.awt.Button("Cancel"); tf1 = new java.awt.TextField("Neplacut"); tf2 = new java.awt.TextField("Tot neplacut");

In aceste situat¸ii, vom importa ˆın aplicat¸ia noastr˘a clasa respectiv˘a, sau ˆıntreg pachetul din care face parte. Acest lucru se realizeaz˘a prin instruct¸iunea import, care trebuie s˘a apar˘a la ˆınceputul fi¸sierelor surs˘a, ˆınainte de declararea vreunei clase sau interfet¸e.

6.1.3

Importul unei clase sau interfet¸e

Se face prin instruct¸iunea import ˆın care specific˘am numele complet al clasei sau interfet¸ei pe care dorim s˘a o folosim dintr-un anumit pacehet: import numePachet.numeClasa; //Pentru exemplul nostru: import java.awt.Button; import java.awt.TextField; Din acest moment, vom putea folosi ˆın clasele fi¸sierului ˆın care am plasat instruct¸iunea de import numele scurt al claselor Button ¸si TextField: Button b1 Button b2 TextField TextField

= new Button("OK"); = new Button("Cancel"); tf1 = new TextField("Placut"); tf2 = new TextField("Foarte placut");

148

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

Aceast˘a abordare este eficient˘a ¸si recomandat˘a ˆın cazul ˆın care nu avem nevoie decˆat de cˆateva clase din pachetul respectiv. Dac˘a ˆın exemplul nostru am avea nevoie ¸si de clasele Line, Point, Rectangle, Polygon, ar trebui s˘a avem cˆate o instruct¸iune de import pentru fiecare dintre ele: import import import import import import

java.awt.Button; java.awt.TextField; java.awt.Rectangle; java.awt.Line; java.awt.Point; java.awt.Polygon;

In aceast˘a situat¸ie ar fi mai simplu s˘a folosim importul la cerere din ˆıntregul pachet ¸si nu al fiec˘arei clase ˆın parte.

6.1.4

Importul la cerere dintr-un pachet

Importul la cerere dintr-un anumit pachet se face printr-o instruct¸iune import ˆın care specific˘am numele pachetului ale c˘arui clase ¸si interfet¸e dorim s˘a le folosim, urmat de simbolul *. Se nume¸ste import la cerere deoarece ˆınc˘arcarea claselor se face dinamic, ˆın momentul apel˘arii lor. import numePachet.*; //Pentru exemplul nostru: import java.awt.*; Din acest moment, vom putea folosi ˆın clasele fi¸sierului ˆın care am plasat instruct¸iunea de import numele scurt al tuturor claselor pachetului importat: Button b = new Button("OK"); Point p = new Point(0, 0);

Atent¸ie * nu are semnificat¸ia uzual˘a de la fi¸siere de wildcard (masc˘a) ¸si nu poate fi folosit decˆat ca atare. O expresie de genul import java.awt.C*; va produce o eroare de compilare.

6.1. PACHETE

149

In cazul ˆın care sunt importate dou˘a sau mai multe pachete care cont¸in clase (interfet¸e) cu acela¸si nume, atunci referirea la ele trebuie f˘acut˘a doar folosind numele complet, ˆın caz contrar fiind semnalat˘a o ambiguitate de c˘atre compilator. import java.awt.*; // Contine clasa List import java.util.*; // Contine interfata List ... List x;

//Declaratie ambigua

java.awt.List a = new java.awt.List(); //corect java.util.List b = new ArrayList(); //corect Sunt considerate importate automat, pentru orice fi¸sier surs˘a, urm˘atoarele pachete: • pachetul java.lang import java.lang.*; // Poate sau nu sa apara // Mai bine nu... • pachetul curent • pachetul implicit (f˘ar˘a nume)

6.1.5

Importul static

Aceast˘a facilitate, introdus˘a ˆıncepˆand cu versiunea 1.5, permite referirea constantelor statice ale unei clase f˘ar˘a a mai specifica numele complet al acesteia ¸si este implementat˘a prin ad˘augarea cuvˆantului cheie static dup˘a cel de import: import static numePachet.NumeClasa.*; Astfel, ˆın loc s˘a ne referim la constantele clasei cu expresii de tipul NumeClasa.CONSTANTA, putem folosi doar numele constantei.

150

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

// Inainte de versiuna 1.5 import java.awt.BorderLayout.*; ... fereastra.add(new Button(), BorderLayout.CENTER); // Incepand cu versiunea 1.5 import java.awt.BorderLayout.*; import static java.awt.BorderLayout.*; ... fereastra.add(new Button(), CENTER);

Atent¸ie Importul static nu import˘a decˆat constantele statice ale unei clase, nu ¸si clasa ˆın sine.

6.1.6

Crearea unui pachet

Toate clasele ¸si interfet¸ele Java apartin la diverse pachete, grupate dup˘a funct¸ionalitatea lor. Dup˘a cum am v˘azut clasele de baz˘a se g˘asesc ˆın pachetul java.lang, clasele pentru intr˘ari/ie¸siri sunt ˆın java.io, clasele pentru interfat¸a grafic˘a ˆın java.awt, etc. Crearea unui pachet se realizeaz˘a prin scriere la ˆınceputul fi¸sierelor surs˘a ce cont¸in clasele ¸si interfet¸ele pe care dorim s˘a le grup˘am ˆıntr-un pachet a instruct¸iunii: package numePachet; S˘a consider˘am un exemplu: presupunem c˘a avem dou˘a fi¸siere surs˘a Graf.java ¸si Arbore.java. //Fisierul Graf.java package grafuri; class Graf {...} class GrafPerfect extends Graf {...} //Fisierul Arbore.java package grafuri; class Arbore {...}

6.1. PACHETE

151

class ArboreBinar extends Arbore {...}

Clasele Graf, GrafPerfect, Arbore, ArboreBinar vor face parte din acela¸si pachet grafuri. Instruct¸iunea package act¸ioneaz˘a asupra ˆıntregului fi¸sier surs˘a la ˆınceputul c˘aruia apare. Cu alte cuvinte nu putem specifica faptul c˘a anumite clase dintr-un fi¸sier surs˘a apart¸in unui pachet, iar altele altui pachet. Dac˘a nu este specificat un anumit pachet, clasele unui fi¸sier surs˘a vor face parte din pachetul implicit (care nu are nici un nume). In general, pachetul implicit este format din toate clasele ¸si intefet¸ele directorului curent de lucru. Este recomandat ˆıns˘a ca toate clasele ¸si intefetele s˘a fie plasate ˆın pachete, pachetul implicit fiind folosit doar pentru aplicat¸ii mici sau prototipuri.

6.1.7

Denumirea unui pachet

Exist˘a posibilitatea ca doi programatori care lucreaz˘a la un proiect comun s˘a foloseasc˘a acela¸si nume pentru unele din clasele lor. De asemenea, se poate ca una din clasele unei aplicat¸ii s˘a aib˘a acela¸si nume cu o clas˘a a mediului Java. Acest lucru este posibil atˆat timp cˆat clasele cu acela¸si nume se gasesc ˆın pachete diferite, ele fiind diferent¸iate prin prefixarea lor cu numele pachetelor. Ce se ˆıntˆampl˘a ˆıns˘a cˆand doi programatori care lucreaz˘a la un proiect comun folosesc clase cu acela¸si nume, ce se gasesc ˆın pachete cu acela¸si nume ? Pentru a evita acest lucru, companiile folosesc inversul domeniului lor Internet ˆın denumirea pachetelor implementate ˆın cadrul companiei, cum ar fi ro.companie.numePachet. In cadrul aceleiasi companii, conflictele de nume vor fi rezolvate prin diverse convent¸ii de uz intern, cum ar fi folosirea numelui de cont al programatorilor ˆın denumirea pachetelor create de ace¸stia. De exemplu, programatorul cu numele Ion al companiei XSoft, avˆand contul [email protected], ˆı¸si va prefixa pachetele cu ro.xsoft.ion, pentru a permite identificarea ˆın mod unic a claselor sale, indiferent de contextul ˆın care acestea vor fi integrate.

152

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

6.2

Organizarea fi¸sierelor

6.2.1

Organizarea fi¸sierelor surs˘ a

Orice aplicat¸ie nebanal˘a trebuie s˘a fie construit˘a folosind o organizare ierarhic˘a a componentelor sale. Este recomandat ca strategia de organizare a fi¸sierelor surs˘a s˘a respecte urm˘atoarele convent¸ii: • Codul surs˘a al claselor ¸si interfet¸elor s˘a se gaseasc˘a ˆın fi¸siere ale c˘aror nume s˘a fie chiar numele lor scurt ¸si care s˘a aib˘a extensia .java.

Atent¸ie Este obligatoriu ca o clas˘a/interfat¸˘a public˘a s˘a se gaseasc˘a ˆıntr-un fi¸sier avˆand numele clasei(interfet¸ei) ¸si extenisa .java, sau compilatorul va furniza o eroare. Din acest motiv, ˆıntr-un fi¸sier surs˘a nu pot exista dou˘a clase sau interfet¸e publice. Pentru clasele care nu sunt publice acest lucru nu este obligatoriu, ci doar recomandat. Intr-un fi¸sier surs˘a pot exista oricˆate clase sau interfet¸e care nu sunt publice.

• Fi¸sierele surs˘a trebuie s˘a se g˘aseasc˘a ˆın directoare care s˘a reflecte numele pachetelor ˆın care se g˘asesc clasele ¸si interfet¸ele din acele fi¸siere. Cu alte cuvinte, un director va cont¸ine surse pentru clase ¸si interfet¸e din acela¸si pachet iar numele directorului va fi chiar numele pachetului. Dac˘a numele pachetelor sunt formate din mai multe unit˘a¸ti lexicale separate prin punct, atunci acestea trebuie de asemenea s˘a corespund˘a unor directoare ce vor descrie calea spre fi¸sierele surs˘a ale c˘aror clase ¸si interfet¸e fac parte din pachetele respective. Vom clarifica modalitatea de organizare a fi¸sierelor surs˘a ale unei aplicatii printr-un exemplu concret. S˘a presupunem c˘a dorim crearea unor componente care s˘a reprezinte diverse not¸iuni matematice din domenii diferite, cum ar fi geometrie, algebr˘a, analiz˘a, etc. Pentru a simplifica lucrurile, s˘a presupunem c˘a dorim s˘a cre˘am clase care s˘a descrie urm˘atoarele notiuni: poligon, cerc, poliedru, sfer˘ a, grup, funct¸ie. O prim˘a variant˘a ar fi s˘a construim cˆate o clas˘a pentru fiecare ¸si s˘a le plas˘am

6.2. ORGANIZAREA FIS¸IERELOR

153

ˆın acela¸si director ˆımpreuna cu un program care s˘a le foloseasca, ˆıns˘a, avˆand ˆın vedere posibila extindere a aplicat¸iei cu noi reprezent˘ari de not¸iuni matematice, aceast˘a abordare ar fi ineficient˘a. O abordare elegant˘a ar fi aceea ˆın care clasele care descriu not¸iuni din acela¸si domeniu sa se gaseasca ˆın pachete separate ¸si directoare separate. Ierarhia fi¸sierelor sursa ar fi: /matematica /surse /geometrie /plan Poligon.java Cerc.java /spatiu Poliedru.java Sfera.java /algebra Grup.java /analiza Functie.java Matematica.java Clasele descrise ˆın fi¸sierele de mai sus trebuie declarate ˆın pachete denumite corespunzator cu numele directoarelor ˆın care se gasesc: // Poligon.java package geometrie.plan; public class Poligon { . . . } // Cerc.java package geometrie.plan; public class Cerc { . . . }

// Poliedru.java package geometrie.spatiu; public class Poliedru { . . . }

154

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

// Sfera.java package geometrie.spatiu; public class Sfera { . . . } // Grup.java package algebra; public class Grup { . . . } // Functie.java package analiza; public class Functie { . . . }

Matematica.java este clasa principal˘a a aplicat¸iei. Dup˘a cum se observ˘a, numele lung al unei clase trebuie s˘a descrie calea spre acea clas˘a ˆın cadrul fi¸sierelor surs˘a, relativ la directorul ˆın care se g˘ase¸ste aplicat¸ia.

6.2.2

Organizarea unit˘ a¸tilor de compilare (.class)

In urma compil˘arii fi¸sierelor surs˘a vor fi generate unit˘a¸ti de compilare pentru fiecare clas˘a ¸si interfat¸˘a din fi¸sierele surs˘a. Dup˘a cum ¸stim acestea au extensia .class ¸si numele scurt al clasei sau interfet¸ei respective. Spre deosebire de organizarea surselor, un fi¸sier .class trebuie s˘a se gaseasca ˆıntr-o ierarhie de directoare care s˘a reflecte numele pachetului din care face parte clasa respectiv˘a. Implicit, ˆın urma compil˘arii fi¸sierele surs˘a ¸si unit˘a¸tile de compilare se g˘asesc ˆın acela¸si director, ˆıns˘a ele pot fi apoi organizate separat. Este recomandatˆıns˘a ca aceast˘a separare s˘a fie f˘acut˘a automat la compilare. Revenind la exemplul de mai sus, vom avea urm˘atoarea organizare: /matematica /clase /geometrie /plan Poligon.class Cerc.class /spatiu

6.2. ORGANIZAREA FIS¸IERELOR

155

Poliedru.class Sfera.class /algebra Grup.class /analiza Functie.class Matematica.class Crearea acestei structuri ierarhice este facut˘a automat de c˘atre compilator. In directorul aplicatiei (matematica) cre˘am subdirectorul clase ¸si d˘am comanda: javac -sourcepath surse surse/Matematica.java -d clase sau javac -classpath surse surse/Matematica.java -d clase Opt¸iunea -d specific˘a directorul r˘ad˘acin˘a al ierarhiei de clase. In lipsa lui, fiecare unitate de compilare va fi plasat˘a ˆın acela¸si director cu fi¸sierul s˘au surs˘a. Deoarece compil˘am clasa principal˘a a plicat¸iei, vor fi compilate ˆın cascad˘a toate clasele referite de aceasta, dar numai acestea. In cazul ˆın care dorim s˘a compil˘am explicit toate fi¸sierele java dintr-un anumit director, de exemplu surse/geometrie/plan, putem folosi expresia: javac surse/geometrie/plan/*.java -d clase

6.2.3

Necesitatea organiz˘ arii fi¸sierelor

Organizarea fi¸sierelor surs˘a este necesar˘a deoarece ˆın momentul cˆand compilatorul ˆıntˆalneste un nume de clas˘a el trebuie s˘a poat˘a identifica acea clas˘a, ceea ce ˆınseamna c˘a trebuie s˘a gaseasc˘a fi¸serul surs˘a care o cont¸ine. Similar, unit˘a¸tile de compilare sunt organizate astfel pentru a da posibilitatea interpretorului s˘a gaseasc˘a ¸si s˘a ˆıncarce ˆın memorie o anumit˘a clas˘a ˆın timpul execut¸iei programului. Ins˘a aceast˘a organizare nu este suficient˘a deoarece specific˘a numai partea final˘a din calea c˘atre fi¸sierele .java ¸si .class, de exemplu /matematica/clase/geometrie/plan/Poligon.class. Pentru aceasta, atˆat la compilare cˆat ¸si la interpretare trebuie specificat˘a lista de directoare r˘ad˘acin˘a

156

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

ˆın care se g˘asesc fi¸sierele aplicat¸iei. Aceast˘a list˘a se nume¸ste cale de cautare (classpath). Definit¸ie O cale de c˘autare este o list˘a de directoare sau arhive ˆın care vor fi c˘autate fi¸sierele necesare unei aplicat¸ii. Fiecare director din calea de cautare este directorul imediat superior structurii de directoare corespunz˘atoare numelor pachetelor ˆın care se g˘asesc clasele din directorul respectiv, astfel ˆıncˆat compilatorul ¸si interpretorul s˘a poat˘a construi calea complet˘a spre clasele aplicat¸iei. Implicit, calea de c˘autare este format˘a doar din directorul curent. S˘a consider˘am clasa principal˘a a aplicat¸iei Matematica.java: import geometrie.plan.*; import algebra.Grup; import analiza.Functie; public class Matematica { public static void main(String args[]) { Poligon a = new Poligon(); geometrie.spatiu.Sfera = new geometrie.spatiu.Sfera(); //... } } Identificarea unei clase referite ˆın program se face ˆın felul urm˘ator: • La directoarele aflate ˆın calea de c˘autare se adaug˘a subdirectoarele specificate ˆın import sau ˆın numele lung al clasei • In directoarele formate este c˘autat un fi¸sier cu numele clasei. In cazul ˆın care nu este g˘asit nici unul sau sunt g˘asite mai multe va fi semnalat˘a o eroare.

6.2.4

Setarea c˘ aii de c˘ autare (CLASSPATH)

Setarea c˘aii de c˘autare se poate face ˆın dou˘a modalit˘a¸ti: • Setarea variabilei de mediu CLASSPATH - folosind aceast˘a variant˘a toate aplicat¸iile Java de pe ma¸sina respectiv˘a vor c˘auta clasele necesare ˆın directoarele specificate ˆın variabila CLASSPATH.

6.3. ARHIVE JAR

157

UNIX: SET CLASSPATH = cale1:cale2:... DOS shell (Windows 95/NT/...): SET CLASSPATH = cale1;cale2;... • Folosirea opt¸iunii -classpath la compilarea ¸si interpretarea programelor - directoarele specificate astfel vor fi valabile doar pentru comanda curent˘a: javac - classpath <surse java> java - classpath Lansarea ˆın execut¸ie a aplicatiei noastre, din directorul matematica, se va face astfel: java -classpath clase Matematica In concluzie, o organizare eficient˘a a fi¸sierelor aplicat¸iei ar ar˘ata astfel: /matematica /surse /clase compile.bat (javac -sourcepath surse surse/Matematica.java -d clase) run.bat (java -classpath clase Matematica)

6.3

Arhive JAR

Fi¸sierele JAR (Java Archive) sunt arhive ˆın format ZIP folosite pentru ˆımpachetarea aplicat¸iilor Java. Ele pot fi folosite ¸si pentru comprim˘ari obi¸snuite, diferent¸a fat¸˘a de o arhiv˘a ZIP obi¸snuit˘a fiind doar existent¸a unui director denumit META-INF, ce cont¸ine diverse informat¸ii auxiliare legate de aplicat¸ia sau clasele arhivate. Un fi¸sier JAR poate fi creat folosind utilitarul jar aflat ˆın distribut¸ia J2SDK, sau metode ale claselor suport din pachetul java.util.jar. Dintre beneficiile oferite de arhivele JAR amintim: • portabilitate - este un format de arhivare independent de platform˘a;

158

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

• compresare - dimensiunea unei aplicat¸ii ˆın forma sa final˘a este redus˘a; • minimizarea timpului de ˆıncarcare a unui applet: dac˘a appletul (fi¸siere class, resurse, etc) este compresat ˆıntr-o arhiv˘a JAR, el poate fi ˆınc˘arcat ˆıntr-o singur˘a tranzact¸ie HTTP, f˘ar˘a a fi deci nevoie de a deschide cˆate o conexiune nou˘a pentru fiecare fi¸sier; • securitate - arhivele JAR pot fi ”semnate” electronic • mecanismul pentru lucrul cu fi¸siere JAR este parte integrata a platformei Java.

6.3.1

Folosirea utilitarului jar

Arhivatorul jar se g˘ase¸ste ˆın subdirectorul bin al directorului ˆın care este instalat kitul J2SDK. Mai jos sunt prezentate pe scurt operat¸iile uzuale: • Crearea unei arhive jar cf arhiva.jar fi¸ sier(e)-intrare • Vizualizare cont¸inutului jar tf nume-arhiva • Extragerea cont¸inutului jar xf arhiva.jar • Extragerea doar a unor fi¸siere jar xf arhiva.jar fi¸ sier(e)-arhivate • Executarea unei aplicat¸ii java -jar arhiva.jar • Deschiderea unui applet arhivat Exemple: • Arhivarea a dou˘a fi¸siere class: jar cf classes.jar A.class B.class • arhivarea tuturor fi¸sierelor din directorul curent: jar cvf allfiles.jar *

6.3. ARHIVE JAR

6.3.2

159

Executarea aplicat¸iilor arhivate

Pentru a rula o aplicat¸ie ˆımpachetat˘a ˆıntr-o arhiv˘a JAR trebuie s˘a facem cunoscut˘a interpretorului numele clasei principale a aplicat¸iei. S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu, ˆın care dorim s˘a arhiv˘am clasele aplicat¸iei descrise mai sus, ˆın care clasa principal˘a era Matematica.java. Din directorul clase vom lansa comanda: jar cvf mate.jar geometrie analiza algebra Matematica.class In urma acestei comenzi vom obtine arhiva mate.jar. Dac˘a vom ˆıncerca s˘a lans˘am ˆın execut¸ie aceast˘a arhiv˘a prin comanda java -jar mate.jar vom obt¸ine urm˘atoarea eroare: ”Failed to load Main-Class manifest from mate.jar”. Aceasta ˆınseamna c˘a ˆın fiserul Manifest.mf ce se gase¸ste ˆın directorul META-INF trebuie s˘a ˆınregistr˘am clasa principal˘a a aplicat¸iei. Acest lucru ˆıl vom face ˆın doi pa¸si: • se creeaz˘a un fi¸sier cu un nume oarecare, de exemplu manifest.txt, ˆın care vom scrie: Main-Class: Matematica • adaug˘am aceast˘a informat¸ie la fi¸sierul manifest al arhivei mate.jar: jar uvfm mate.jar manifest.txt Ambele operat¸ii puteau fi executate ˆıntr-un singur pas: jar cvfm mate.jar manifest.txt geometrie analiza algebra Matematica.class Pe sistemele Win32, platforma Java 2 va asocia extensiile .jar cu interpretorul Java, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a facˆand dublu-click pe o arhiv˘a JAR va fi lansat˘a ˆın execut¸ie aplicat¸ia ˆımpachetat˘a ˆın acea arhiv˘a (dac˘a exist˘a o clas˘a principal˘a).

160

CAPITOLUL 6. ORGANIZAREA CLASELOR

Capitolul 7 Colect¸ii 7.1

Introducere

O colect¸ie este un obiect care grupeaz˘a mai multe elemente ˆıntr-o singur˘a unitate. Prin intermediul colect¸iilor vom avea acces la diferite tipuri de date cum ar fi vectori, liste ˆınl˘ant¸uite, stive, mult¸imi matematice, tabele de dispersie, etc. Colect¸iile sunt folosite atˆat pentru memorarea ¸si manipularea datelor, cˆat ¸si pentru transmiterea unor informat¸ii de la o metod˘a la alta. Tipul de date al elementelor dintr-o colect¸ie este Object, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a mult¸imile reprezentate sunt eterogene, putˆand include obiecte de orice tip. Incepˆand cu versiunea 1.2, ˆın Java colect¸iile sunt tratate ˆıntr-o manier˘a unitar˘a, fiind organizate ˆıntr-o arhitectur˘a foarte eficient˘a ¸si flexibil˘a ce cuprinde: • Interfet¸e: tipuri abstracte de date ce descriu colect¸iile ¸si permit utilizarea lor independent de detaliile implement˘arilor. • Implement˘ ari: implement˘ari concrete ale interfet¸elor ce descriu colect¸ii. Aceste clase reprezint˘a tipuri de date reutilizabile. • Algoritmi: metode care efectueaz˘a diverse operat¸ii utile cum ar fi c˘autarea sau sortarea, definite pentru obiecte ce implementeaz˘a interfet¸ele ce descriu colect¸ii. Ace¸sti algoritmi se numesc ¸si polimorfici deoarece pot fi folosit¸i pe implement˘ari diferite ale unei colect¸ii, reprezentˆand elementul de funct¸ionalitate reutilizabil˘ a. Utilizarea colect¸iilor ofer˘a avantaje evidente ˆın procesul de dezvoltare a unei aplicat¸ii. Cele mai importante sunt: 161

162

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

• Reducerea efortului de programare: prin punerea la dispozit¸ia programatorului a unui set de tipuri de date ¸si algoritmi ce modeleaz˘a structuri ¸si operat¸ii des folosite ˆın aplicat¸ii. • Cre¸sterea vitezei ¸si calit˘ a¸tii programului: implement˘arile efective ale colect¸iilor sunt de ˆınalt˘a performant¸˘a ¸si folosesc algoritmi cu timp de lucru optim. Astfel, la scrierea unei aplicat¸ii putem s˘a ne concentr˘am eforturile asupra problemei ˆın sine ¸si nu asupra modului de reprezentare ¸si manipulare a informat¸iilor.

7.2

Interfet¸e ce descriu colect¸ii

Interfet¸ele reprezint˘a nucleul mecanismului de lucru cu colect¸ii, scopul lor fiind de a permite utilizarea structurilor de date independent de modul lor de implementare.

Collection modeleaz˘a o colect¸ie la nivelul cel mai general, descriind un grup de obiecte numite ¸si elementele sale. Unele implement˘ari ale acestei interfet¸e permit existent¸a elementelor duplicate, alte implement˘ari nu. Unele au elementele ordonate, altele nu. Platforma Java nu ofer˘a nici o implementare direct˘a a acestei interfet¸e, ci exist˘a doar implement˘ari ale unor subinterfet¸e mai concrete, cum ar fi Set sau List. public interface Collection { // Metode cu caracter general int size(); boolean isEmpty(); void clear(); Iterator iterator(); // Operatii la nivel de element boolean contains(Object element); boolean add(Object element); boolean remove(Object element);

7.2. INTERFET ¸ E CE DESCRIU COLECT ¸ II

163

// Operatii la nivel de multime boolean containsAll(Collection c); boolean addAll(Collection c); boolean removeAll(Collection c); boolean retainAll(Collection c); // Metode de conversie in vector Object[] toArray(); Object[] toArray(Object a[]); }

Set modeleaz˘a not¸iunea de mult¸ime ˆın sens matematic. O mult¸ime nu poate avea elemente duplicate, mai bine zis nu poate cont¸ine dou˘a obiecte o1 ¸si o2 cu proprietatea o1.equals(o2). Mo¸stene¸ste metodele din Collection, f˘ar˘a a avea alte metode specifice. Dou˘a dintre clasele standard care ofer˘a implement˘ari concrete ale acestei interfet¸e sunt HashSet ¸si TreeSet.

SortedSet este asem˘an˘atoare cu interfat¸a Set, diferent¸a principal˘a constˆand ˆın faptul c˘a elementele dintr-o astfel de colect¸ie sunt ordonate ascendent. Pune la dispozit¸ie operat¸ii care beneficiaz˘a de avantajul ordon˘arii elementelor. Ordonarea elementelor se face conform ordinii lor naturale, sau conform cu ordinea dat˘a de un comparator specificat la crearea colect¸iei ¸si este ment¸inut˘a automat la orice operat¸ie efectuat˘a asupra mult¸imii. Singura conditt¸ie este ca, pentru orice dou˘a obiecte o1, o2 ale colect¸iei, apelul o1.compareT o(o2) (sau comparator.compare(o1, o2), dac˘a este folosit un comparator) trebuie s˘a fie valid ¸si s˘a nu provoace except¸ii. Fiind subclas˘a a interfet¸ei Set, mo¸stene¸ste metodele acesteia, oferind metode suplimentare ce ¸tin cont de faptul c˘a mult¸imea este sortat˘a: public interface SortedSet extends Set { // Subliste SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement); SortedSet headSet(Object toElement);

164

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

SortedSet tailSet(Object fromElement); // Capete Object first(); Object last(); Comparator comparator(); } Clasa care implementeaz˘a aceast˘a interfat¸˘a este TreeSet.

List descrie liste (secvent¸e) de elemente indexate. Listele pot contine duplicate ¸si permit un control precis asupra pozit¸iei unui element prin intermediul indexului acelui element. In plus, fat¸˘ade metodele definite de interfat¸a Collection, avem metode pentru acces pozit¸ional, c˘autare ¸si iterare avansat˘a. Definit¸ia interfet¸ei este: public interface List extends Collection { // Acces pozitional Object get(int index); Object set(int index, Object element); void add(int index, Object element); Object remove(int index); abstract boolean addAll(int index, Collection c); // Cautare int indexOf(Object o); int lastIndexOf(Object o); // Iterare ListIterator listIterator(); ListIterator listIterator(int index); // Extragere sublista List subList(int from, int to); }

7.2. INTERFET ¸ E CE DESCRIU COLECT ¸ II

165

Clase standard care implementeaz˘a aceast˘a interfat¸˘a sunt: ArrayList, LinkedList, Vector.

Map descrie structuri de date ce asociaz˘a fiecarui element o cheie unic˘a, dup˘a care poate fi reg˘asit. Obiectele de acest tip nu pot cont¸ine chei duplicate ¸si fiecare cheie este asociat˘a la un singur element. Ierarhia interfet¸elor derivate din Map este independent˘a de ierarhia derivat˘a din Collection. Definitt¸ai interfet¸ei este prezentat˘a mai jos: public interface Map { // Metode cu caracter general int size(); boolean isEmpty(); void clear(); // Operatii la nivel de element Object put(Object key, Object value); Object get(Object key); Object remove(Object key); boolean containsKey(Object key); boolean containsValue(Object value); // Operatii la nivel de multime void putAll(Map t); // Vizualizari ale colectiei public Set keySet(); public Collection values(); public Set entrySet(); // Interfata pentru manipularea unei inregistrari public interface Entry { Object getKey(); Object getValue(); Object setValue(Object value); } }

166

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

Clase care implementeaz˘a interfat¸˘a Map sunt HashMap, TreeMap ¸si Hashtable.

SortedMap este asem˘an˘atoare cu interfat¸a Map, la care se adaug˘a faptul c˘a mult¸imea cheilor dintr-o astfel de colect¸ie este ment¸inut˘a ordonat˘a ascendent conform ordinii naturale, sau conform cu ordinea dat˘a de un comparator specificat la crearea colect¸iei. Este subclasa a interfet¸ei Map, oferind metode suplimentare pentru: extragere de subtabele, aflarea primei/ultimei chei, aflarea comparatorului folosit pentru ordonare. Definit¸ia interfet¸ei este dat˘a mai jos: public interface SortedMap extends Map { // Extragerea de subtabele SortedMap subMap(Object fromKey, Object toKey); SortedMap headMap(Object toKey); SortedMap tailMap(Object fromKey); // Capete Object first(); Object last(); // Comparatorul folosit pentru ordonare Comparator comparator(); } Clasa care implementeaz˘a aceast˘a interfat¸˘a este TreeMap.

7.3

Implement˘ ari ale colect¸iilor

Inainte de versiunea 1.2, exista un set de clase pentru lucrul cu colect¸ii, ˆıns˘a acestea nu erau organizate pe ierarhia de interfet¸e prezentat˘a ˆın sect¸iunea anterioar˘a. Aceste clase sunt ˆın continuare disponibile ¸si multe dintre ele au fost adaptate ˆın a¸sa fel ˆıncˆat s˘a se integreze ˆın noua abordare. Pe lˆang˘a acestea au fost create noi clase corespunz˘atoare interfet¸elor definite, chiar dac˘a funct¸ionalitatea lor era aproape identic˘a cu cea a unei clase anterioare.

˘ ALE COLECT 7.3. IMPLEMENTARI ¸ IILOR

167

Clasele de baz˘a care implementeaz˘a interfet¸e ce descriu colect¸ii au numele de forma < Implementare >< Interf ata >, unde ’implementare’ se refer˘a la structura intern˘a folosit˘a pentru reprezentarea mult¸imii, ¸si sunt prezentate ˆın tabelul de mai jos, ˆımpreun˘a cu interfet¸ele corespunz˘atoare (clasele din vechiul model sunt trecute pe rˆandul de jos): Interfat¸a Set SortedSet List

Clasa HashSet TreeSet ArrayList, LinkedList Vector Map HashMap Hashtable SortedMap TreeMap A¸sadar se observ˘a existent¸a unor clase care ofer˘a aceea¸si funct¸ionalite, cum ar fi ArrayList ¸si Vector, HashMap ¸si Hashtable. Pe lˆang˘a organizarea ierarhic˘a a interfet¸elor implementate, clasele ce descriu colect¸ii sunt de asemenea concepute ˆıntr-o manier˘a ierarhic˘a, ca ˆın figura de mai jos: AbstractCollection - AbstractSet, AbstractList - HashSet, TreeSet... Vector-Stack AbstractMap - HashMap, TreeMap, HashTable In vechea ierarhie: Dictionary - Hashtable - Properties Evident, implementarea interfet¸elor este explicit realizat˘a la nivelul superclaselor abstracte, acestea oferind de altfel ¸si implement˘ari concrete pentru multe din metodele definite de interfet¸e. In general, clasele care descriu colect¸ii au unele tr˘asaturi comune, cum ar fi: • permit elementul null, • sunt serializabile, • au definit˘a metoda clone,

168

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

• au definit˘a metoda toString, care returneaz˘a o reprezentare ca ¸sir de caractere a colect¸iei respective, • permit crearea de iteratori pentru parcurgere, • au atˆat constructor f˘ar˘a argumente cˆat ¸si un constructor care accept˘a ca argument o alt˘a colect¸ie • exceptˆand clasele din arhitectura veche, nu sunt sincronizate (vezi ”Fire de execut¸ie).

7.4

Folosirea eficient˘ a a colect¸iilor

Dup˘a cum am vazut, fiecare interfat¸˘a ce descrie o colect¸ie are mai multe implement˘ari. De exemplu, interfat¸a List este implementat˘a de clasele ArrayList ¸si LinkedList, prima fiind ˆın general mult mai folosit˘a. De ce exist˘a atunci ¸si clasa LinkedList ? Raspunsul const˘a ˆın faptul c˘a folosind reprezent˘ari diferite ale mult¸imii gestionate putem obt¸ine performante mai bune ˆın funct¸ie de situat¸ie, prin realizarea unor compromisuri ˆıntre spat¸iul necesar pentru memorarea datelor, rapiditatea reg˘asirii acestora ¸si timpul necesar actualiz˘arii colect¸iei ˆın cazul unor modific˘ari. S˘a consider˘am un exemplu ce creeaza o list˘a folosind ArrayList, respectiv LinkedList ¸si execut˘a diverse operat¸ii pe ea, cronometrˆand timpul necesar realiz˘arii acestora: Listing 7.1: Comparare ArrayList - LinkedList import java . util .*; public class TestEficienta { final static int N = 100000; public static void testAdd ( List lst ) { long t1 = System . curre ntTimeM illis () ; for ( int i =0; i < N ; i ++) lst . add ( new Integer ( i ) ) ; long t2 = System . curre ntTimeM illis () ; System . out . println ( " Add : " + ( t2 - t1 ) ) ; }

˘ A COLECT 7.4. FOLOSIREA EFICIENTA ¸ IILOR

169

public static void testGet ( List lst ) { long t1 = System . curre ntTimeMillis () ; for ( int i =0; i < N ; i ++) lst . get ( i ) ; long t2 = System . curre ntTimeMillis () ; System . out . println ( " Get : " + ( t2 - t1 ) ) ; } public static void testRemove ( List lst ) { long t1 = System . currentTimeM illis () ; for ( int i =0; i < N ; i ++) lst . remove (0) ; long t2 = System . currentTimeM illis () ; System . out . println ( " Remove : " + ( t2 - t1 ) ) ; } public static void main ( String args []) { System . out . println ( " ArrayList " ) ; List lst1 = new ArrayList () ; testAdd ( lst1 ) ; testGet ( lst1 ) ; testRemove ( lst1 ) ; System . out . println ( " LinkedList " ) ; List lst2 = new LinkedList () ; testAdd ( lst2 ) ; testGet ( lst2 ) ; testRemove ( lst2 ) ; } }

Timpii aproximativi de rulare pe un calculator cu performant¸e medii, exprimat¸i ˆın secunde, sunt dat¸i ˆın tabelul de mai jos:

add get remove

ArrayList 0.12 0.01 12.05

LinkedList 0.14 87.45 0.01

A¸sadar, ad˘augarea elementelor este rapid˘a pentru ambele tipuri de liste. ArrayList ofer˘a acces ˆın timp constant la elementele sale ¸si din acest motiv folosirea lui ”get” este rapid˘a, ˆın timp ce pentru LinkedList este extrem de lent˘a, deoarece ˆıntr-o list˘a ˆınlant¸uit˘a accesul la un element se face prin

170

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

parcurgerea secvent¸ial˘a a listei pˆan˘a la elementul respectiv. La operat¸iunea de eliminare, folosirea lui ArrayList este lent˘a deoarece elementele r˘amase sufer˘a un proces de reindexare (shift la stˆanga), ˆın timp ce pentru LinkedList este rapid˘a ¸si se face prin simpla schimbare a unei leg˘aturi. Deci, ArrayList se comport˘a bine pentru cazuri ˆın care avem nevoie de reg˘asirea unor elemente la pozit¸ii diferite ˆın list˘a, iar LinkedList funct¸ioneaza eficient atunci cˆand facem multe operat¸ii de modificare (¸stergeri, inser˘ari).

Concluzia nu este c˘a una din aceste clase este mai ”bun˘a” decˆat cealalt˘a, ci c˘a exist˘a diferent¸e substant¸iale ˆın reprezentarea ¸si comportamentul diferitelor implement˘ari ¸si c˘a alegerea unei anumite clase pentru reprezentarea unei mult¸imi de elemente trebuie s˘a se fac˘a ˆın funct¸ie de natura problemei ce trebuie rezolvat˘a.

7.5

Algoritmi polimorfici

Algoritmii polimorfici descri¸si ˆın aceast˘a sect¸iune sunt metode definite ˆın clasa Collections care permit efectuarea unor operat¸ii utile cum ar fi c˘autarea, sortarea, etc. Caracterisiticile principale ale acestor algoritmi sunt: • sunt metode de clas˘a (statice); • au un singur argument de tip colect¸ie; • apelul lor general va fi de forma: Collections.algoritm(colectie, [argumente]); • majoritatea opereaz˘a pe liste dar ¸si pe colect¸ii arbitrare. Metodele mai des folosite din clasa Collections sunt: • sort - sorteaz˘a ascendent o list˘a referitor la ordinea s˘a natural˘a sau la ordinea dat˘a de un comparator; • shuffle - amestec˘a elementele unei liste - opusul lui sort; • binarySearch - efectueaz˘a c˘autarea eficient˘a (binar˘a) a unui element ˆıntr-o list˘a ordonat˘a;

7.6. TIPURI GENERICE

171

• reverse - inverseaz˘a ordinea elementelor dintr-o list˘a; • fill - populeaza o lista cu un anumit element repetat de un num˘ar de ori; • copy - copie elementele unei liste ˆın alta; • min - returneaz˘a minimul dintr-o colect¸ie; • max - returneaz˘a maximul dintr-o colect¸ie; • swap - interschimb˘a elementele de la dou˘a pozit¸ii specificate ale unei liste; • enumeration - returneaza o enumerare a elementelor dintr-o colect¸ie; • unmodifiableTipColectie - returneaz˘a o instant¸˘a care nu poate fi modificat˘a a colect¸iei respective; • synchronizedTipColectie - returneaz˘a o instant¸˘a sincronizat˘a a unei colect¸ii (vezi ”Fire de execut¸ie”).

7.6

Tipuri generice

Tipurile generice, introduse ˆın versiunea 1.5 a limbajului Java, simplific˘a lucrul cu colect¸ii, permit¸ˆand tipizarea elementelor acestora. Definirea unui tip generic se realizeaz˘a prin specificarea ˆıntre paranteze unghiulare a unui tip de date Java, efectul fiind impunerea tipului respectiv pentru toate elementele colect¸iei: <TipDate>. S˘a consider˘am un exemplu de utilizare a colect¸iilor ˆınainte ¸si dup˘a introducerea tipurilor generice: // Inainte de 1.5 ArrayList list = new ArrayList(); list.add(new Integer(123)); int val = ((Integer)list.get(0)).intValue(); In exemplul de mai sus, lista definit˘a poate cont¸ine obiecte de orice tip, de¸si am dori ca elementele s˘a fie doar numere ˆıntregi. Mai mult, trebuie s˘a facem cast explicit de la tipul Object la Integer atunci cˆand prelu˘am valoarea unui element. Folosind tipuri generice, putem rescrie secvent¸a astfel:

172

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

// Dupa 1.5, folosind tipuri generice ArrayList list = new ArrayList(); list.add(new Integer(123)); int val = list.get(0).intValue(); Dac˘a utiliz˘am ¸si mecanismul de autoboxing, obt¸inem o variant˘a mult simplificat˘a a secvent¸ei init¸iale: // Dupa 1.5, folosind si autoboxing ArrayList list = new ArrayList(); list.add(123); int val = list.get(0); In cazul folosirii tipurilor generice, ˆıncercarea de a utiliza ˆın cadrul unei colect¸ii a unui element necorespunz˘ator ca tip va produce o eroare la compilare, spre deosebire de varianta anterioar˘a ce permitea doara aruncarea unor except¸ie de tipul ClassCastException ˆın cazul folosirii incorecte a tipurilor.

7.7

Iteratori ¸si enumer˘ ari

Enumer˘arile ¸si iteratorii descriu modalit˘a¸ti pentru parcurgerea secvent¸ial˘a a unei colect¸ii, indiferent dac˘a aceasta este indexat˘a sau nu. Ei sunt descri¸si de obiecte ce implementeaz˘a interfet¸ele Enumeration, respectiv Iterator sau ListIterator. Toate clasele care implementeaz˘a colect¸ii au metode ce returneaz˘a o enumerare sau un iterator pentru parcurgerea elementelor lor. Deoarece funct¸ionalitatea interfet¸ei Enumeration se reg˘ase¸ste ˆın Iterator, aceasta din urm˘a este preferat˘a ˆın noile implement˘ari ale colect¸iilor. Metodele uzuale ale acestor interfet¸e sunt prezentate mai jos, ˆımpreun˘a cu modalitatea lor de folosire, semnificat¸iile lor fiind evidente: • Enumeration: hasMoreElements, nextElement // Parcurgerea elementelor unui vector v Enumeration e = v.elements; while (e.hasMoreElements()) { System.out.println(e.nextElement()); } // sau, varianta mai concisa for (Enumeration e = v.elements();

˘ 7.7. ITERATORI S¸I ENUMERARI

173

e.hasMoreElements();) { System.out.println(e.nextElement()); } • Iterator: hasNext, next, remove // Parcurgerea elementelor unui vector // si eliminarea elementelor nule for (Iterator it = v.iterator(); it.hasNext();) { Object obj = it.next(); if (obj == null) it.remove(); } • ListIterator: hasNext, hasPrevious, next, previous, remove, add, set // Parcurgerea elementelor unui vector // si inlocuirea elementelor nule cu 0 for (ListIterator it = v.listIterator(); it.hasNext();) { Object obj = it.next(); if (obj == null) it.set(new Integer(0)); } Iteratorii simpli permit eliminarea elementului curent din colect¸ia pe care o parcurg, cei de tip ListIterator permit ¸si inserarea unui element la pozit¸ia curent˘a, respectiv modificarea elementului curent, precum ¸si iterarea ˆın ambele sensuri. Iteratorii sunt preferat¸i enumer˘arilor datorit˘a posibilit˘a¸tii lor de a act¸iona asupra colect¸iei pe care o parcurg prin metode de tip remove, add, set dar ¸si prin faptul c˘a denumirile metodelor sunt mai concise.

Atent¸ie Deoarece colect¸iile sunt construite peste tipul de date Object, metodele de tip next sau prev ale iteratorilor vor returna tipul Object, fiind responsabilitatea noastr˘a de a face conversie (cast) la alte tipuri de date, dac˘a este cazul.

174

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

In exemplul de mai jos punem ˆıntr-un vector numerele de la 1 la 10, le amestec˘am, dup˘a care le parcurgem element cu element folosind un iterator, ˆınlocuind numerele pare cu 0. Listing 7.2: Folosirea unui iterator import java . util .*; class TestIterator { public static void main ( String args []) { ArrayList a = new ArrayList () ; // Adaugam numerele de la 1 la 10 for ( int i =1; i <=10; i ++) a . add ( new Integer ( i ) ) ; // Amestecam elementele colectiei Collections . shuffle ( a ) ; System . out . println ( " Vectorul amestecat : " + a ) ; // Parcurgem vectorul for ( ListIterator it = a . listIterator () ; it . hasNext () ; ) { Integer x = ( Integer ) it . next () ; // Daca elementul curent este par , il facem 0 if ( x . intValue () % 2 == 0) it . set ( new Integer (0) ) ; } System . out . print ( " Rezultat : " + a ) ; } }

Incepˆand cu versiunea 1.5 a limbajului Java, exist˘a o variant˘a simplificat˘a de utilizare a iteratorilor. Astfel, o secvent¸˘a de genul: ArrayList list = new ArrayList(); for (Iterator i = list.iterator(); i.hasNext();) { Integer val=(Integer)i.next(); // Proceseaza val ...

˘ 7.7. ITERATORI S¸I ENUMERARI } poate fi rescris˘a astfel: ArrayList list = new ArrayList(); for (Integer val : list) { // Proceseaza val ... }

175

176

CAPITOLUL 7. COLECT ¸ II

Capitolul 8 Serializarea obiectelor 8.1

Folosirea serializ˘ arii

Definit¸ie Serializarea este o metod˘a ce permite transformarea unui obiect ˆıntr-o secvent¸a˘ de octet¸i sau caractere din care s˘a poat˘a fi ref˘acut ulterior obiectul original. Cu alte cuvinte, serializarea permite salvarea ˆıntr-o manier˘a unitar˘a a tuturor informat¸iilor unui obiect pe un mediu de stocare extern programului. Procesul invers, de citire a unui obiect serializat pentru a-i reface starea original˘a, se nume¸ste deserializare. Intr-un cadru mai larg, prin serializare se ˆıntelege procesul de scriere/citire a obiectelor. Tipurile primitive pot fi de asemenea serializate. Utilitatea serializarii const˘a ˆın urm˘atoarele aspecte: • Asigur˘a un mecanism simplu de utilizat pentru salvarea ¸si restaurarea a datelor. • Permite persistent¸a obiectelor, ceea ce ˆınseamna c˘a durata de viat¸a a unui obiect nu este determinat˘a de execut¸ia unui program ˆın care acesta este definit - obiectul poate exista ¸si ˆıntre apelurile programelor care ˆıl folosesc. Acest lucru se realizeaz˘a prin serializarea obiectului ¸si scrierea lui pe disc ˆınainte de terminarea unui program, apoi, la relansarea programului, obiectul va fi citit de pe disc ¸si starea lui refacut˘a. Acest 177

178

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR tip de persistent¸˘a a obiectelor se nume¸ste persistent¸˘ a u¸soar˘ a, ˆıntrucˆat ea trebuie efectuat˘a explicit de c˘atre programator ¸si nu este realizat˘a automat de c˘atre sistem.

• Compensarea diferent¸elor ˆıntre sisteme de operare - transmiterea unor informat¸ii ˆıntre platforme de lucru diferite se realizeaz˘a unitar, independent de formatul de reprezentare a datelor, ordinea octet¸ilor sau alte detalii specifice sistemelor repective. • Transmiterea datelor ˆın ret¸ea - Aplicat¸iile ce ruleaz˘a ˆın ret¸ea pot comunica ˆıntre ele folosind fluxuri pe care sunt trimise, respectiv recept¸ionate obiecte serializate. • RMI (Remote Method Invocation) - este o modalitate prin care metodele unor obiecte de pe o alt˘a ma¸sin˘a pot fi apelate ca ¸si cum acestea ar exista local pe ma¸sina pe care ruleaz˘a aplicat¸ia. Atunci cˆand este trimis un mesaj c˘atre un obiect ”remote” (de pe alt˘a ma¸sin˘a), serializarea este utilizat˘a pentru transportul argumentelor prin ret¸ea ¸si pentru returnarea valorilor. • Java Beans - sunt componente reutilizabile, de sine st˘at˘atoare ce pot fi utilizate ˆın medii vizuale de dezvoltare a aplicat¸iilor. Orice component˘a Bean are o stare definit˘a de valorile implicite ale propriet˘a¸tilor sale, stare care este specificat˘a ˆın etapa de design a aplicat¸iei. Mediile vizuale folosesc mecanismul serializ˘arii pentru asigurarea persistent¸ei componentelor Bean. Un aspect important al serializ˘arii este c˘a nu salveaz˘a doar imaginea unui obiect ci ¸si toate referint¸ele la alte obiecte pe care acesta le cont¸ine. Acesta este un proces recusiv de salvare a datelor, ˆıntrucˆat celelalte obiectele referite de obiectul care se serializeaz˘a pot referi la rˆandul lor alte obiecte, ¸si a¸sa mai departe. A¸sadar referint¸ele care construiesc starea unui obiect formeaz˘a o ˆıntreag˘a ret¸ea, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a un algoritm general de salvare a st˘arii unui obiect nu este tocmai facil. In cazul ˆın care starea unui obiect este format˘a doar din valori ale unor variabile de tip primitiv, atunci salvarea informat¸iilor ˆıncapsulate ˆın acel obiect se poate face ¸si prin salvarea pe rˆand a datelor, folosind clasa DataOutputStream, pentru ca apoi s˘a fie restaurate prin metode ale clasei DataInputStream, dar, a¸sa cum am vazut, o asemenea abordare nu este

˘ 8.1. FOLOSIREA SERIALIZARII

179

ˆın general suficient˘a, deoarece pot ap˘area probleme cum ar fi: variabilele membre ale obiectului pot fi instant¸e ale altor obiecte, unele cˆampuri pot face referint¸˘a la acela¸si obiect, etc.

Serializarea ˆın format binar a tipurilor primitive ¸si a obiectelor se realizeaz˘a prin intermediul fluxurilor definite de clase specializate ˆın acest scop cu ar fi: ObjectOutputStream pentru scriere ¸si ObjectInputStream pentru restaurare. In continuare, prin termenul serializare ne vom referi doar la serializarea ˆın format binar.

8.1.1

Serializarea tipurilor primitive

Serializarea tipurilor primitive poate fi realizat˘a fie prin intermediul fluxurilor DataOutputStream ¸si DataInputStream, fie cu ObjectOutputStream ¸si ObjectInputStream. Acestea implementeaz˘a interfet¸ele DataInput, respectiv DataOutput ce declar˘a metode de tipul readTipPrimitiv, respectiv writeTipPrimitiv pentru scrierea/citirea datelor primitive ¸si a ¸sirurilor de caractere. Mai jos este prezentat un exemplu de serializare folosind clasa DataOutputStream: FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.dat"); DataOutputStream out = new DataOutputStream(fos); out.writeInt(12345); out.writeDouble(12.345); out.writeBoolean(true); out.writeUTF("Sir de caractere"); out.flush(); fos.close(); Citirea informat¸iilor scrise ˆın exemplul de mai sus se va face astfel: FileInputStream fis = new FileInputStream("test.dat"); DataInputStream in = new DataInputStream(fis); int i = in.readInt(); double d = in.readDouble(); boolean b = in.readBoolean();

180

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

String s = in.readUTF(); fis.close();

8.1.2

Serializarea obiectelor

Serializarea obiectelor se realizeaz˘a prin intermediul fluxurilor definite de clasele ObjectOutputStream (pentru salvare) ¸si ObjectInputStream (pentru restaurare). Acestea sunt fluxuri de procesare, ceea ce ˆınseamna c˘a vor fi folosite ˆımpreuna cu alte fluxuri pentru scrierea/citirea efectiv˘a a datelor pe mediul extern pe care va fi salvat, sau de pe care va fi restaurat un obiect serializat. Mecanismul implicit de serializare a unui obiect va salva numele clasei obiectului, signatura clasei ¸si valorile tuturor cˆampurile serializabile ale obiectului. Referint¸ele la alte obiecte serializabile din cadrul obiectului curent vor duce automat la serializarea acestora iar referint¸ele multiple c˘atre un acela¸si obiect sunt codificate utilizˆand un algoritm care s˘a poat˘a reface ”ret¸eaua de obiecte” la aceea¸si stare ca atunci cˆand obiectul original a fost salvat. Clasele ObjectInputStream ¸si ObjectOutputStream implementeaz˘a interfet¸ele ObjectInput, respectiv ObjectOutput care extind DataInput, respectiv DataOutput, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a, pe lˆang˘a metodele dedicate serializ˘arii obiectelor, vor exista ¸si metode pentru scrierea/citirea datelor primitive ¸si a ¸sirurilor de caractere. Metodele pentru serializarea obiectelor sunt: • writeObject, pentru scriere ¸si • readObject, pentru restaurare.

8.1.3

Clasa ObjectOutputStream

Scrierea obiectelor pe un flux de ie¸sire este un proces extrem de simplu, secvent¸a uzual˘a fiind cea de mai jos: ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fluxPrimitiv); out.writeObject(referintaObiect); out.flush(); fluxPrimitiv.close();

˘ 8.1. FOLOSIREA SERIALIZARII

181

Exemplul de mai jos construie¸ste un obiect de tip Date ¸si ˆıl salveaz˘a ˆın fi¸sierul test.ser, ˆımpreun˘a cu un obiect de tip String. Evident, fi¸sierul rezultat va cont¸ine informat¸iile reprezentate ˆın format binar. FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test.ser"); ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fos); out.writeObject("Ora curenta:"); out.writeObject(new Date()); out.flush(); fos.close(); Deoarece implementeaz˘a interfat¸a DataOutput, pe lˆanga metoda de scriere a obiectelor, clasa pune la dispozitie ¸si metode de tipul writeTipPrimitiv pentru serializarea tipurilor de date primitive ¸si a ¸sirurilor de caractere, astfel ˆıncˆat apeluri ca cele de mai jos sunt permise : out.writeInt(12345); out.writeDouble(12.345); out.writeBoolean(true); out.writeUTF("Sir de caractere"); Metoda writeObject arunc˘a except¸ii de tipul IOException ¸si derivate din aceasta, mai precis NotSerializableException dac˘a obiectul primit ca argument nu este serializabil, sau InvalidClassException dac˘a sunt probleme cu o clas˘a necesar˘a ˆın procesul de serializare. Vom vedea ˆın continuare c˘a un obiect este serializabil dac˘a este instant¸˘a a unei clase ce implementeaz˘a interfat¸a Serializable.

8.1.4

Clasa ObjectInputStream

Odat˘a ce au fost scrise obiecte ¸si tipuri primitive de date pe un flux, citirea acestora ¸si reconstruirea obiectelor salvate se va face printr-un flux de intrare de tip ObjectInputStream. Acesta este de asemenea un flux de procesare ¸si va trebui asociat cu un flux pentru citirea efectiv˘a a datelor, cum ar fi FileInputStream pentru date salvate ˆıntr-un fi¸sier. Secvent¸a uzual˘a pentru deserializare este cea de mai jos: ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fluxPrimitiv); Object obj = in.readObject(); //sau

182

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

TipReferinta ref = (TipReferinta)in.readObject(); fluxPrimitiv.close(); Citirea informat¸iilor scrise ˆın exemplul de mai sus se va face astfel: FileInputStream fis = new FileInputStream("test.ser"); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fis); String mesaj = (String)in.readObject(); Date data = (Date)in.readObject(); fis.close(); Trebuie observat c˘a metoda readObject are tipul returnat Object, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a trebuie realizat˘a explicit conversia la tipul corespunzator obiectului citit: Date date = in.readObject(); // gresit Date date = (Date)in.readObject(); // corect

Atent¸ie Ca ¸si la celelalte fluxuri de date care implemeteaz˘a interfat¸a DataInput citirea dintr-un flux de obiecte trebuie s˘a se fac˘a exact ˆın ordinea ˆın carea acestea au fost scrise, altfel vor ap˘area evident except¸ii ˆın procesul de deserializare.

Clasa ObjectInputStream implementeaz˘a interfat¸a DataInput deci, pe lˆang˘a metoda de citire a obiectelor, clasa pune la dispozit¸ie ¸si metode de tipul readTipPrimitiv pentru citirea tipurilor de date primitive ¸si a ¸sirurilor de caractere. int i = in.readInt(); double d = in.readDouble(); boolean b = in.readBoolean(); String s = in.readUTF();

8.2. OBIECTE SERIALIZABILE

8.2

183

Obiecte serializabile

Un obiect este serializabil dac˘a ¸si numai dac˘a clasa din care face parte implementeaz˘a interfat¸a Serializable. A¸sadar, dac˘a dorim ca instant¸ele unei clase s˘a poat˘a fi serializate, clasa respectiv˘a trebuie s˘a implementeze, direct sau indirect, interfat¸a Serializable.

8.2.1

Implementarea interfet¸ei Serializable

Interfat¸a Serializable nu cont¸ine nici o declarat¸ie de metod˘a sau constant˘a, singurul ei scop fiind de a identifica clasele ale c˘aror obiecte sunt serializabile. Definit¸ia sa complet˘a este: package java.io; public interface Serializable { // Nimic ! } Declararea claselor ale c˘aror instant¸e trebuie s˘a fie serializate este a¸sadar extrem de simpl˘a, fiind f˘acut˘a prin simpla implementare a interfet¸ei Serializable: public class ClasaSerializabila implements Serializable { // Corpul clasei } Orice subclas˘a a unei clase serializabile este la rˆandul ei serializabil˘a, ˆıntrucˆat implementeaz˘a indirect interfat¸a Serializable. In situat¸ia ˆın care dorim s˘a declar˘am o clas˘a serializabil˘a dar superclasa sa nu este serializabil˘a, atunci trebuie s˘a avem ˆın vedere urm˘atoarele lucruri: • Variabilele accesibile ale superclasei nu vor fi serializate, fiind responsabilitatea clasei curente de a asigura un mecanism propriu pentru salvarea/restaurarea lor. Acest lucru va fi discutat ˆın sect¸iunea referitoare la personalizarea serializ˘arii. • Superclasa trebuie s˘a aib˘a obligatoriu un constructor accesibil f˘ar˘a argumente, acesta fiind utilizat pentru init¸ializarea variabilelor mo¸stenite ˆın procesul de restaurare al unui obiect. Variabilele proprii vor fi init¸ializate cu valorile de pe fluxul de intrare. In lipsa unui constructor accesibil f˘ar˘a argumente pentru superclas˘a, va fi generat˘a o except¸ie la execut¸ie.

184

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

In procesul serializ˘arii, dac˘a este ˆıntˆalnit un obiect care nu implementeaz˘a interfat¸a Serializable atunci va fi generat˘a o except¸ie de tipul NotSerializableException ce va identifica respectiva clas˘a neserializabil˘a.

8.2.2

Controlul serializ˘ arii

Exist˘a cazuri cˆand dorim ca unele variabile membre ale unui obiect s˘a nu fie salvate automat ˆın procesul de serializare. Acestea sunt cazuri comune atunci cˆand respectivele cˆampuri reprezint˘a informat¸ii confident¸iale, cum ar fi parole, sau variabile temporare pe care nu are rost s˘a le salv˘am. Chiar declarate private ˆın cadrul clasei aceste cˆampuri particip˘a la serializare. Pentru ca un cˆamp s˘a nu fie salvat ˆın procesul de serializare el trebuie declarat cu modificatorul transient ¸si trebuie s˘a fie ne-static. De exemplu, declararea unei variabile membre temporare ar trebui facut˘a astfel: transient private double temp; // Ignorata la serializare Modificatorul static anuleaz˘a efectul modificatorului transient. Cu alte cuvinte, variabilele de clas˘a particip˘a obligatoriu la serializare. static transient int N; // Participa la serializare In exemplele urm˘atoare cˆampurile marcate ’DA’ particip˘a la serializare, cele marcate ’NU’, nu particip˘a iar cele marcate cu ’Exceptie’ vor provoca except¸ii de tipul NotSerializableException. Listing 8.1: Modificatorii static ¸si transient import java . io .*; public class Test1 implements Serializable { int x =1; transient int y =2; transient static int z =3; static int t =4;

// DA // NU // DA // DA

public String toString () { return x + " , " + y + " , " + z + " , " + t ; } }

8.2. OBIECTE SERIALIZABILE

185

Dac˘a un obiect ce trebuie serializat are referint¸e la obiecte neserializabile, atunci va fi generat˘a o except¸ie de tipul NotSerializableException. Listing 8.2: Membrii neserializabili import java . io .*; class A { int x =1; } class B implements Serializable { int y =2; } public class Test2 implements Serializable { A a = new A () ; // Exceptie B b = new B () ; // DA public String toString () { return a . x + " , " + b . y ; } }

Atunci cˆand o clas˘a serializabila deriva dintr-o alt˘a clas˘a, salvarea cˆampurilor clasei p˘arinte se va face doar dac˘a ¸si aceasta este serializabil˘a. In caz contrar, subclasa trebuie s˘a salveze explicit ¸si cˆampurile mo¸stenite. Listing 8.3: Serializarea cˆampurilor mo¸stenite import java . io .*; class C { int x =0; // Obligatoriu constructor fara argumente } class D extends C implements Serializable { int y =0; } public class Test3 extends D { public Test3 () { x = 1; // NU y = 2; // DA

186

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

} public String toString () { return x + " , " + y ; } }

Mai jos este descrisa o aplicat¸ie care efectueaz˘a salvarea ¸si restaurarea unor obiecte din cele trei clase prezentate mai sus. Listing 8.4: Testarea serializ˘arii import java . io .*; public class Exemplu { public static void test ( Object obj ) throws IOException { // Salvam FileOutputStream fos = new FileOutputStream ( " fisier . ser " ) ; ObjectOutputStrea m out = new Ob je ct Ou tp utS tr ea m ( fos ) ; out . writeObject ( obj ) ; out . flush () ; fos . close () ; System . out . println ( " A fost salvat obiectul : " + obj ) ; // Restauram FileInputStream fis = new FileInputStream ( " fisier . ser " ) ; ObjectInputStream in = new Obje ctInput Stream ( fis ) ; try { obj = in . readObject () ; } catch ( Cl as sNo t F o u n d E x c e p t i o n e ) { e . printStackTrace () ; } fis . close () ; System . out . println ( " A fost restaurat obiectul : " + obj ) ; } public static void main ( String args []) throws IOException { test ( new Test1 () ) ; try { test ( new Test2 () ) ; } catch ( N o t Se r i a l i z a b l e E x c e p t i o n e ) {

˘ 8.3. PERSONALIZAREA SERIALIZARII OBIECTELOR

187

System . out . println ( " Obiect neserializabil : " + e ) ; } test ( new Test3 () ) ; } }

Rezultatul acestui program va fi : A fost A fost Obiect A fost A fost

salvat obiectul: 1, 2, 3, 4 restaurat obiectul: 1, 0, 3, 4 neserializabil: java.io.NotSerializableException: A salvat obiectul: 1, 2 restaurat obiectul: 0, 2

8.3

Personalizarea serializ˘ arii obiectelor

Dezavantajul mecanismului implicit de serializare este c˘a algoritmul pe care se beazeaz˘a, fiind creat pentru cazul general, se poate comporta ineficient ˆın anumite situat¸ii: poate fi mult mai lent decˆat este cazul sau reprezentarea binar˘a generat˘a pentru un obiect poate fi mult mai voluminoas˘a decˆat ar trebui. In aceste situat¸ii, putem s˘a ˆınlocuim algoritmul implicit cu unul propriu, particularizat pentru o clas˘a anume. De asemenea, este posibil s˘a extindem comportamentul implicit, ad˘augˆand ¸si alte informat¸ii necesare pentru serializarea unor obiecte. In majoritatea cazurilor mecanismul standard este suficient ˆıns˘a, dup˘a cum am spus, o clas˘a poate avea nevoie de mai mult control asupra serializ˘arii. Personalizarea serializarii se realizeaz˘a prin definirea (ˆıntr-o clas˘a serializabil˘a!) a metodelor writeObject ¸si readObject avˆand exact signatura de mai jos: private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream stream) throws IOException private void readObject(java.io.ObjectInputStream stream) throws IOException, ClassNotFoundException Metoda writeObject controleaz˘a ce date sunt salvate iar readObject controleaz˘a modul ˆın care sunt restaurate obiectele, citind informat¸iile salvate ¸si, eventual, modifcˆand starea obiectelor citite astfel ˆıncˆat ele s˘a corespund˘a

188

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

anumitor cerint¸e. In cazul ˆın care nu dorim s˘a ˆınlocuim complet mecanismul standard, putem s˘a folosim metodele defaultWriteObject, respectiv defaultReadObject care descriu procedurile implicite de serializare. Forma general˘a de implementare a metodelor writeObject ¸si readObject este: private void writeObject(ObjectOutputStream stream) throws IOException { // Procesarea campurilor clasei (criptare, etc.) ... // Scrierea obiectului curent stream.defaultWriteObject(); // Adaugarea altor informatii suplimentare ... } private void readObject(ObjectInputStream stream) throws IOException,ClassNotFoundException { // Restaurarea obiectului curent stream.defaultReadObject(); // Actualizarea starii obiectului (decriptare, etc.) // si extragerea informatiilor suplimentare ... } Metodele writeObject ¸si readObject sunt responsabile cu serializarea clasei ˆın care sunt definite, serializarea superclasei sale fiind facut˘a automat (¸si implicit). Dac˘a ˆıns˘a o clas˘a trebuie sa-¸si coordoneze serializarea proprie cu serializarea superclasei sale, atunci trebuie s˘a implementeze interfat¸a Externalizable.

8.3.1

Controlul versiunilor claselor

S˘a presupunem c˘a dorim s˘a realiz˘am o aplicat¸ie care s˘a ¸tin˘a evident¸a angajat¸ilor unei companii. Evident, vom avean nevoie de o clas˘a care s˘a reprezinte

˘ 8.3. PERSONALIZAREA SERIALIZARII OBIECTELOR

189

not¸iunea de angjat. O variant˘a simplificat˘a a acesteia ar putea ar˘ata astfel: Listing 8.5: Prima variant˘a a clasei Angajat import java . io .*; class Angajat implements Serializable { public String nume ; public int salariu ; private String parola ; public Angajat ( String nume , int salariu , String parola ) { this . nume = nume ; this . salariu = salariu ; this . parola = parola ; } public String toString () { return nume + " ( " + salariu + " ) " ; } }

Mai jos este prezentat˘a o mic˘a aplicat¸ie care permite introducerea de angajat¸i ¸si salvarea lor ˆıntr-un fi¸sier. La fiecare pornire a aplicat¸iei, vor fi citite datele din fi¸sier astfel ˆıncˆat programul va actualiza ˆın permanent¸˘a lista angajat¸ilor cu noi persoane. Listing 8.6: Aplicat¸ia de gestionare a angajat¸ilor import java . io .*; import java . util .*; public class GestiuneAngajati { // Lista angajatilor ArrayList ang = new ArrayList () ; public void citire () throws IOException { FileInputStream fis = null ; try { fis = new FileInputStream ( " angajati . ser " ) ; ObjectInputStream in = new Obje ctInput Stream ( fis ) ;

190

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR ang = ( ArrayList ) in . readObject () ; } catch ( File NotF o u n d E x c e p t i o n e ) { System . out . println ( " Fisierul nou ... " ) ; } catch ( Exception e ) { System . out . println ( " Eroare la citirea datelor ... " ) ; e . printStackTrace () ; } finally { if ( fis != null ) fis . close () ; } System . out . println ( " Lista angajatilor :\ n " + ang ) ;

} public void salvare () throws IOException { FileOutputStream fos = new FileOutputStream ( " angajati . ser " ) ; ObjectOutputStrea m out = new Ob je ct Ou tp utS tr ea m ( fos ) ; out . writeObject ( ang ) ; } public void adaugare () throws IOException { BufferedReader stdin = new BufferedReader ( new InputStream Reader ( System . in ) ) ; while ( true ) { System . out . print ( " \ nNume : " ) ; String nume = stdin . readLine () ; System . out . print ( " Salariu : " ) ; int salariu = Integer . parseInt ( stdin . readLine () ) ; System . out . print ( " Parola : " ) ; String parola = stdin . readLine () ; ang . add ( new Angajat ( nume , salariu , parola ) ) ; System . out . print ( " Mai adaugati ? ( D / N ) " ) ; String raspuns = stdin . readLine () . toUpperCase () ; if ( raspuns . startsWith ( " N " ) ) break ; } } public static void main ( String args []) throws IOException { GestiuneAngajati app = new GestiuneAngajati () ;

˘ 8.3. PERSONALIZAREA SERIALIZARII OBIECTELOR

191

// Incarcam angajatii din fisier app . citire () ; // Adaugam noi angajati app . adaugare () ; // Salvam angajatii inapoi fisier app . salvare () ; } }

Problema care se pune acum este urm˘atoarea. Dup˘a introducerea unui num˘ar suficient de mare de angajat¸i ˆın fi¸sier, clasa Angajat este modificat˘a prin ad˘augarea unei noi variabil˘a membre care s˘a ret¸ina adresa. La execut¸ia aplicat¸iei noastre, procedura de citire a angajat¸ilor din fi¸sier nu va mai funct¸iona, producˆand o except¸ie de tipul InvalidClassException. Aceast˘aproblem˘a ar fi ap˘arut chiar dac˘a variabila ad˘augat˘a era declarat˘a de tip transient. De ce se ˆıntˆamplˆa acest lucru ? Explicat¸ia const˘a ˆın faptul c˘a mecanismul de serializare Java este foarte atent cu signatura claselor serializate. Pentru fiecare obiect serializat este calculat automat un num˘ar reprezentat pe 64 de bit¸i, care reprezint˘a un fel de ”amprent˘a” a clasei obiectului. Acest num˘ar, denumit serialVersionUID, este generat pornind de la diverse informat¸ii ale clasei, cum ar fi variabilele sale membre, (dar nu numai) ¸si este salvat ˆın procesul de serializare ˆımpreun˘a cu celelalte date. In plus, orice modificare semnificativ˘a a clasei, cum ar fi ad˘augarea unui nou cˆamp, va determina modificarea num˘arului s˘au de versiune. La restaurarea unui obiect, num˘arul de versiune salvat ˆın forma serializat˘a va fi reg˘asit ¸si comparat cu noua semn˘atur˘a a clasei obiectului. In cazul ˆın care acestea nu sunt egale, va fi generat˘a o except¸ie de tipul InvalidClassException ¸si deserializarea nu va fi f˘acut˘a. Aceast˘a abordare extrem de precaut˘a este foarte util˘a pentru prevenirea unor anomalii ce pot ap˘area cˆand dou˘a versiuni de clase sunt incompatibile, dat poate fi sup˘ar˘atoare atunci cˆand modific˘arile aduse clasei nu stric˘a compatibilitatea cu vechea versiune. In aceast˘a situat¸ie trebuie s˘a comunic˘am explicit c˘a cele dou˘a clase sunt compatibile. Acest lucru se realizeaz˘a prin setarea manual˘a a variabilei serialVersionUID ˆın cadrul clasei dorite, ad˘augˆand pur ¸si simplu cˆampul:

192

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

static final long serialVersionUID = /* numar_serial_clasa */; Prezent¸a variabilei serialVersionUID printre membrii unei clase va informa algoritmul de serialzare c˘a nu mai calculeze num˘arul de serie al clasei, ci s˘a-l foloseasc˘a pe cel specificat de noi. Cum putem afla ˆıns˘a num˘arul de serie al vechii clase Angajat care a fost folosit˘a anterior la salvarea angajat¸ilor ? Utilitarul serialVer permite generarea num˘arului serialVersionUID pentru o clas˘a specificat˘a. A¸sadar, trebuie s˘a recompil˘am vechea clas˘a Angajat ¸si s˘a-i afl˘am num˘arul de serie astfel: serialVer Angajat. Rezultatul va fi: Angajat: static final long serialVersionUID = 5653493248680665297L; Vom rescrie noua clas˘a Angajat astfel ˆıncˆat s˘a fie compatibil˘a cu cea veche astfel: Listing 8.7: Variant˘a compatibil˘a a clasei Angajat import java . io .*; class Angajat implements Serializable { static final long serialVersionUID = 56 534 93 248 680 665 29 7 L ; public String nume , adresa ; public int salariu ; private String parola ; public Angajat ( String nume , int salariu , String parola ) { this . nume = nume ; this . adresa = " Iasi " ; this . salariu = salariu ; this . parola = parola ; } public String toString () { return nume + " ( " + salariu + " ) " ; } }

Aplicat¸ia noastr˘a va funct¸iona acum, ˆıns˘a rubrica adres˘ a nu va fi init¸ializat˘a ˆın nici un fel (va fi null), deoarece ea nu exista ˆın formatul original. La noua

˘ 8.3. PERSONALIZAREA SERIALIZARII OBIECTELOR

193

salvare a datelor, vor fi serializate ¸si informat¸iile legate de adres˘a (evident, trebuie ˆıns˘a s˘a le citim de la tastatur˘a...)

8.3.2

Securizarea datelor

Dup˘a cum am v˘azut membrii privat¸i, cum ar fi parola din exemplul de mai sus, particip˘a la serializare. Problema const˘a ˆın faptul c˘a, de¸si ˆın format binar, informat¸iile unui obiect serializat nu sunt criptate ˆın nici un fel ¸si pot fi reg˘asite cu u¸surint¸˘a, ceea ce poate reprezenta un inconvenient atunci cˆand exist˘a cˆampuri confident¸iale. Rezolvarea acestei probleme se face prin modificarea mecanismului implicit de serializare, implementˆand metodele readObject ¸si writeObject, precum ¸si prin utilizarea unei funct¸ii de criptare a datelor. Varianta securizat˘a a clasei Angajat din exemplul anterior ar putea ar˘ata astfel: Listing 8.8: Varianta securizat˘a a clasei Angajat import java . io .*; class Angajat implements Serializable { static final long serialVersionUID = 5 65 349 324 868 06 652 97 L ; public String nume , adresa ; public int salariu ; private String parola ; public Angajat ( String nume , int salariu , String parola ) { this . nume = nume ; this . adresa = " Iasi " ; this . salariu = salariu ; this . parola = parola ; } public String toString () { return nume + " ( " + salariu + " ) " ; } static String criptare ( String input , int offset ) { StringBuffer sb = new StringBuffer () ; for ( int n =0; n < input . length () ; n ++) sb . append (( char ) ( offset + input . charAt ( n ) ) ) ; return sb . toString () ;

194

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

} private void writeObject ( Ob je ct Ou tpu tS tr ea m stream ) throws IOException { parola = criptare ( parola , 3) ; stream . defaultWri te Ob je ct () ; parola = criptare ( parola , -3) ; } private void readObject ( O bjectIn putStre am stream ) throws IOException , C l a s s N o t F o u n d E x c e p t i o n { stream . defaultRead Object () ; parola = criptare ( parola , -3) ; } }

8.3.3

Implementarea interfet¸ei Externalizable

Pentru un control complet, explicit, al procesului de serializare, o clas˘a trebuie s˘a implementeze interfat¸a Externalizable. Pentru instant¸e ale acestor clase doar numele clasei este salvat automat pe fluxul de obiecte, clasa fiind responsabil˘a cu scrierea ¸si citirea membrilor s˘ai ¸si trebuie s˘a se coordoneze cu superclasele ei. Definit¸ia interfet¸ei Externalizable este: package java.io; public interface Externalizable extends Serializable { public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException; public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException, ClassNotFoundException; } A¸sadar, aceste clase trebuie s˘a implementeze obligatoriu metodele writeExternal ¸si readExternal ˆın care se va face serializarea complet˘a a obiectelor ¸si coordonarea cu superclasa ei. Uzual, interfat¸a Externalizable este folosit˘a ˆın situat¸ii ˆın care se dore¸ste ˆımbun˘at˘a¸tirea performant¸elor algoritmului standard, mai exact cre¸sterea vitezei procesului de serializare.

˘ 8.3. PERSONALIZAREA SERIALIZARII OBIECTELOR

195

Mai jos este prezentat˘a o clas˘a simpl˘a ¸si modalitatea de rescriere a sa folosind interfat¸a Externalizable: Listing 8.9: Serializare implicit˘a import java . io .*; class Persoana implements Serializable { int cod ; String nume ; public Persoana ( String nume , int cod ) { this . nume = nume ; this . cod = cod ; } }

Listing 8.10: Serializare proprie import java . io .*; class Persoana implements Externalizable { int cod ; String nume ; public Persoana ( String nume , int cod ) { this . nume = nume ; this . cod = cod ; } public void writeExternal ( ObjectOutput s ) throws IOException { s . writeUTF ( nume ) ; s . writeInt ( cod ) ; } public void readExternal ( ObjectInput s ) throws ClassNotFoundException , IOException { nume = s . readUTF () ; cod = s . readInt () ; } }

196

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

8.4

Clonarea obiectelor

Se ¸stie c˘a nu putem copia valoarea unui obiect prin instruct¸iunea de atribuire. O secvent¸a de forma: TipReferinta o1 = new TipReferinta(); TipReferinta o2 = o1; nu face decˆat s˘a declare o nou˘a variabil˘a o2 ca referint¸a la obiectul referit de o1 ¸si nu creeaz˘a sub nici o form˘a un nou obiect. O posibilitate de a face o copie a unui obiect este folosirea metodei clone definit˘a ˆın clasa Object. Aceasta creeaz˘a un nou obiect ¸si init¸ializeaz˘a toate variabilele sale membre cu valorile obiectului clonat. TipReferinta o1 = new TipReferinta(); TipReferinta o2 = (TipReferinta) o1.clone(); Deficient¸a acestei metode este c˘a nu realizeaz˘a duplicarea ˆıntregii ret¸ele de obiecte corespunz˘atoare obiectului clonat. In cazul ˆın care exist˘a cˆampuri referint¸a la alte obiecte, obiectele referite nu vor mai fi clonate la rˆandul lor. O metod˘a clone care s˘a realizeze o copie efectiv˘a a unui obiect, ˆımpreuna cu copierea tuturor obiectelor referite de cˆampurile acelui obiect poate fi implementat˘a prin mecanismul serializ˘arii astfel: public Object clone() { try { ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(baos); out.writeObject(this); out.close(); byte[] buffer = baos.toByteArray(); ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(buffer); ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bais); Object ret = in.readObject(); in.close(); return ret; } catch (Exception e) {

8.4. CLONAREA OBIECTELOR System.out.println(e); return null; } }

197

198

CAPITOLUL 8. SERIALIZAREA OBIECTELOR

Capitolul 9 Interfat¸a grafic˘ a cu utilizatorul 9.1

Introducere

Interfat¸a grafic˘a cu utilizatorul (GUI), este un termen cu ˆınt¸eles larg care se refer˘a la toate tipurile de comunicare vizual˘ a ˆıntre un program ¸si utilizatorii s˘ai. Aceasta este o particularizare a interfet¸ei cu utilizatorul (UI), prin care vom ˆıntelege conceptul generic de interact¸iune dintre program ¸si utilizatori. Limbajul Java pune la dispozit¸ie numeroase clase pentru implementarea diverselor funct¸ionalitati UI, ˆıns˘a ne vom ocupa ˆın continuare de cele care permit realizarea intefet¸ei grafice cu utilizatorul (GUI). De la aparit¸ia limbajului Java, bibliotecile de clase care ofer˘a servicii grafice au suferit probabil cele mai mari schimb˘ari ˆın trecerea de la o versiune la alta. Acest lucru se datoreaz˘a, pe de o parte dificult˘a¸tii legate de implementarea not¸iunii de portabilitate, pe de alt˘a parte nevoii de a integra mecanismele GUI cu tehnologii ap˘arute ¸si dezvoltate ulterior, cum ar fi Java Beans. In momentul actual, exist˘a dou˘a modalit˘a¸ti de a crea o aplicat¸ie cu interfat¸a˘ grafic˘a ¸si anume: • AWT (Abstract Windowing Toolkit) - este API-ul init¸ial pus la dispozit¸ie ˆıncepˆand cu primele versiuni de Java; • Swing - parte dintr-un proiect mai amplu numit JFC (Java Foundation Classes) creat ˆın urma colabor˘arii dintre Sun, Netscape ¸si IBM, Swing se bazeaz˘a pe modelul AWT, extinzˆand funct¸ionalitatea acestuia ¸si ad˘augˆand sau ˆınlocuind componente pentru dezvoltarea aplicat¸iilor GUI. 199

200

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

A¸sadar, este de preferat ca aplicat¸iile Java s˘a fie create folosind tehnologia Swing, aceasta punˆand la dispozit¸ie o palet˘a mult mai larg˘a de facilit˘a¸ti, ˆıns˘a nu vom renunt¸a complet la AWT deoarece aici exist˘a clase esent¸iale, reutilizate ˆın Swing. In acest capitol vom prezenta clasele de baz˘a ¸si mecanismul de tratare a evenimentelor din AWT, deoarece va fi simplificat procesul de ˆınt¸elegere a dezvolt˘arii unei aplicat¸ii GUI, dup˘a care vom face trecerea la Swing. In principiu, crearea unei aplicat¸ii grafice presupune urm˘atoarele lucruri: • Design – Crearea unei suprafet¸e de afi¸sare (cum ar fi o fereastr˘a) pe care vor fi a¸sezate obiectele grafice (componente) care servesc la comunicarea cu utilizatorul (butoane, controale pentru editarea textelor, liste, etc); – Crearea ¸si a¸sezarea componentelor pe suprafat¸a de afi¸sare la pozit¸iile corespunz˘atoare; • Funct¸ionalitate – Definirea unor act¸iuni care trebuie s˘a se execute ˆın momentul cˆand utilizatorul interact¸ioneaz˘a cu obiectele grafice ale aplicat¸iei; – ”Ascultarea” evenimentelor generate de obiecte ˆın momentul interact¸iunii cu utilizatorul ¸si executarea act¸iunilor corespunz˘atoare, a¸sa cum au fost ele definite.

9.2

Modelul AWT

Pachetul care ofer˘a componente AWT este java.awt. Obiectele grafice sunt derivate din Component, cu except¸ia meniurilor care descind din clasa MenuComponent. A¸sadar, prin not¸iunea de component˘a vom ˆıntelege ˆın continuare orice obiect care poate avea o reprezentare grafic˘a ¸si care poate interactiona cu utilizatorul. Exemple de componente sunt ferestrele, butoanele, listele, bare de defilare, etc. Toate componentele AWT sunt definte de clase proprii ce se gasesc ˆın pachetul java.awt, clasa Component fiind superclasa abstract˘a a tuturor acestor clase. Crearea obiectelor grafice nu realizeaz˘a automat ¸si afi¸sarea lor pe ecran. Mai ˆıntˆai ele trebuie a¸sezate pe o suprafata de afi¸sare, care poate fi o fereastr˘a

9.2. MODELUL AWT

201

sau un applet, ¸si vor deveni vizibile ˆın momentul ˆın care suprafat¸a pe care sunt afi¸sate va fi vizibil˘a. O astfel de suprafat¸˘a pe care sunt plasate componente se mai nume¸ste container ¸si reprezint˘a o instant¸˘a a unei clase derivate din Container. Clasa Container este o subclas˘a aparte a lui Component, fiind la rˆandul ei superclasa tuturor suprafetelor de afi¸sare Java. A¸sa cum am v˘azut, interfat¸˘a grafic˘a serve¸ste interact¸iunii cu utilizatorul. De cele mai multe ori programul trebuie s˘a fac˘a o anumit˘a prelucrare ˆın momentul ˆın care utilizatorul a efectuat o act¸iune ¸si, prin urmare, componentele trebuie s˘a genereze evenimente ˆın funct¸ie de act¸iunea pe care au suferit-o (act¸iune transmis˘a de la tastatur˘a, mouse, etc.). Incepˆand cu versiunea 1.1 a limbajului Java, evenimentele sunt instant¸e ale claselor derivate din AWTEvent. A¸sadar, un eveniment este produs de o act¸iune a utilizatorului asupra unui obiect grafic, deci evenimentele nu trebuie generate de programator. In schimb, ˆıntr-un program trebuie specificat codul care se execut˘a la aparit¸ia unui eveniment. Tratarea evenimentelor se realizeaz˘a prin intermediul unor clase de tip listener (ascult˘ator, consumator de evenimente), clase care sunt definite ˆın pachetul java.awt.event. In Java, orice component˘a poate ”consuma” evenimentele generate de o alt˘a component˘a (vezi ”Tratarea evenimentelor”). S˘a consider˘am un mic exemplu, ˆın care cre˘am o fereastr˘a ce cont¸ine dou˘a butoane. Listing 9.1: O fereastr˘a cu dou˘a butoane import java . awt .*; public class ExempluAWT1 { public static void main ( String args []) { // Crearea ferestrei - un obiect de tip Frame Frame f = new Frame ( " O fereastra " ) ; // Setarea modului de dipunere a componentelor f . setLayout ( new FlowLayout () ) ; // Crearea celor doua butoane Button b1 = new Button ( " OK " ) ; Button b2 = new Button ( " Cancel " ) ; // Adaugarea butoanelor f . add ( b1 ) ;

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

202

f . add ( b2 ) ; f . pack () ; // Afisarea fereastrei f . show () ; } }

Dup˘a cum vet¸i observa la execut¸ia acestui program, atˆat butoanele ad˘augate de noi cˆat ¸si butonul de ˆınchidere a ferestrei sunt funct¸ionale, adic˘a pot fi apasate, dar nu realizeaz˘a nimic. Acest lucru se ˆıntˆampl˘a deoarece nu am specificat nic˘aieri codul care trebuie s˘a se execute la ap˘asarea acestor butoane. De asemenea, mai trebuie remarcat c˘a nu am specificat nic˘aieri dimensiunile ferestrei sau ale butoanelor ¸si nici pozitiile ˆın acestea s˘a fie plasate. Cu toate acestea ele sunt plasate unul lˆanga celalalt, f˘ar˘a s˘a se suprapun˘a iar suprafat¸a fereastrei este suficient de mare cˆat s˘a cuprind˘a ambele obiecte. Aceste ”fenomene” sunt provocate de un obiect special de tip FlowLayout pe care l-am specificat ¸si care se ocup˘a cu gestionarea ferestrei ¸si cu plasarea componentelor ˆıntr-o anumit˘a ordine pe suprafat¸a ei. A¸sadar, modul de aranjare nu este o caracteristic˘a a suprafet¸ei de afi¸sare ci, fiecare container are asociat un obiect care se ocup˘a cu dimensionarea ¸si dispunerea componentelor pe suprafat¸a de afi¸sare ¸si care se numeste gestionar de pozit¸ionare (layout manager) (vezi ”Gestionarea pozit¸ion˘arii”).

9.2.1

Componentele AWT

Dup˘a cum am spus deja, toate componentele AWT sunt definte de clase proprii ce se gasesc ˆın pachetul java.awt, clasa Component fiind superclasa abstracta a tuturor acestor clase. • Button - butoane cu eticheta format˘a dintr-un text pe o singur˘a linie; • Canvas - suprafat¸˘a pentru desenare; • Checkbox - component˘a ce poate avea dou˘a st˘ari; mai multe obiecte de acest tip pot fi grupate folosind clasa CheckBoxGroup; • Choice - liste ˆın care doar elementul selectat este vizibil ¸si care se deschid la ap˘asarea lor;

9.2. MODELUL AWT

203

• Container - superclasa tuturor suprafet¸elor de afi¸sare (vezi ”Suprafet¸e de afi¸sare”); • Label - etichete simple ce pot cont¸ine o singur˘a linie de text needitabil; • List - liste cu select¸ie simpl˘a sau multipl˘a; • Scrollbar - bare de defilare orizontale sau verticale; • TextComponent - superclasa componentelor pentru editarea textului: TextField (pe o singur˘a linie) ¸si TextArea (pe mai multe linii). Mai multe informat¸ii legate de aceste clase vor fi prezentate ˆın sect¸iunea ”Folosirea componentelor AWT”. Din cauza unor diferent¸e esentiale ˆın implementarea meniurilor pe diferite platforme de operare, acestea nu au putut fi integrate ca obiecte de tip Component, superclasa care descrie meniuri fiind MenuComponent (vezi ”Meniuri”).

Componentele AWT au peste 100 de metode comune, mo¸stenite din clasa Component. Acestea servesc uzual pentru aflarea sau setarea atributelor obiectelor, cum ar fi: dimensiune, pozit¸ie, culoare, font, etc. ¸si au formatul general getProprietate, respectiv setProprietate. Cele mai folosite, grupate pe tipul propriet˘a¸tii gestionate sunt: • Pozit¸ie getLocation, getX, getY, getLocationOnScreen setLocation, setX, setY • Dimensiuni getSize, getHeight, getWidth setSize, setHeight, setWidth • Dimensiuni ¸si pozit¸ie getBounds setBounds • Culoare (text ¸si fundal) getForeground, getBackground setForeground, setBackground

204

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

• Font getFont setFont • Vizibilitate setVisible isVisible • Interactivitate setEnabled isEnabled

9.2.2

Suprafet¸e de afi¸sare (Clasa Container)

Crearea obiectelor grafice nu realizeaz˘a automat ¸si afi¸sarea lor pe ecran. Mai ˆıntˆai ele trebuie a¸sezate pe o suprafat¸˘a, care poate fi o fereastr˘a sau suprafat¸a unui applet, ¸si vor deveni vizibile ˆın momentul ˆın care suprafat¸a respectiv˘a va fi vizibil˘a. O astfel de suprafat¸a pe care sunt plasate componentele se nume¸ste suprafat¸˘a de afi¸sare sau container ¸si reprezint˘a o instant¸a a unei clase derivat˘a din Container. O parte din clasele a c˘aror p˘arinte este Container este prezentat˘a mai jos: • Window - este superclasa tututor ferestrelor. Din aceast˘a clas˘a sunt derivate: – Frame - ferestre standard; – Dialog - ferestre de dialog modale sau nemodale; • Panel - o suprafat¸˘a f˘ar˘a reprezentare grafic˘a folosit˘a pentru gruparea altor componente. Din aceast˘a clas˘a deriv˘a Applet, folosit˘a pentru crearea appleturilor. • ScrollPane - container folosit pentru implementarea automat˘a a derul˘arii pe orizontal˘a sau vertical˘a a unei componente. A¸sadar, un container este folosit pentru a ad˘auga componente pe suprafat¸a lui. Componentele ad˘augate sunt memorate ˆıntr-o list˘a iar pozit¸iile lor din aceast˘a list˘a vor defini ordinea de traversare ”front-to-back” a acestora ˆın cadrul containerului. Dac˘a nu este specificat nici un index la ad˘augarea unei componente, atunci ea va fi adaugat˘a pe ultima pozit¸ie a listei.

9.2. MODELUL AWT

205

Clasa Container cont¸ine metodele comune tututor suprafet¸elor de afi¸sare. Dintre cele mai folosite, amintim: • add - permite ad˘augarea unei componente pe suprafat¸a de afi¸sare. O component˘a nu poate apart¸ine decˆat unui singur container, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a pentru a muta un obiect dintr-un container ˆın altul trebuie sa-l eliminam mai ˆıntˆai de pe containerul initial. • remove - elimin˘a o component˘a de pe container; • setLayout - stabile¸ste gestionarul de pozit¸ionare al containerului (vezi ”Gestionarea pozit¸ion˘arii”); • getInsets - determin˘a distant¸a rezervat˘a pentru marginile suprafet¸ei de afi¸sare; • validate - fort¸eaz˘a containerul s˘a rea¸seze toate componentele sale. Aceast˘a metod˘a trebuie apelat˘a explicit atunci cˆand ad˘aug˘am sau elimin˘am componente pe suprafat¸a de afi¸sare dup˘a ce aceasta a devenit vizibil˘a. Exemplu: Frame f = new Frame("O fereastra"); // Adaugam un buton direct pe fereastra Button b = new Button("Hello"); f.add(b); // Adaugam doua componente pe un panel Label et = new Label("Nume:"); TextField text = new TextField(); Panel panel = new Panel(); panel.add(et); panel.add(text); // Adaugam panel-ul pe fereastra // si, indirect, cele doua componente f.add(panel);

206

9.3

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Gestionarea pozit¸ion˘ arii

S˘a consider˘am mai ˆıntˆai un exemplu de program Java care afi¸seaz˘a 5 butoane pe o fereastr˘a: Listing 9.2: Pozit¸ionarea a 5 butoane import java . awt .*; public class TestLayout { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Grid Layout " ) ; f . setLayout ( new GridLayout (3 , 2) ) ; // * Button Button Button Button Button

b1 b2 b3 b4 b5

= = = = =

new new new new new

Button ( " Button 1 " ) ; Button ( " 2 " ) ; Button ( " Button 3 " ) ; Button ( " Long - Named Button 4 " ) ; Button ( " Button 5 " ) ;

f . add ( b1 ) ; f . add ( b2 ) ; f . add ( b3 ) ; f . add ( b4 ) ; f . add ( b5 ) ; f . pack () ; f . show () ; } }

Fereastra afi¸sata de acest program va ar˘ata astfel:

S˘a modific˘am acum linia marcata cu ’*’ ca mai jos, l˘asˆand neschimbat restul programului: Frame f = new Frame("Flow Layout"); f.setLayout(new FlowLayout()); Fereastra afi¸sat˘a dup˘a aceast˘a modificare va avea o cu totul altfel de dispunere a componentelor sale:

˘ 9.3. GESTIONAREA POZIT ¸ IONARII

207

Motivul pentru care cele dou˘a ferestre arat˘a atˆat de diferit este c˘a folosesc gestionari de pozit¸ionare diferit¸i: GridLayout, respectiv FlowLayout. Definit¸ie Un gestionar de pozit¸ionare (layout manager) este un obiect care controleaz˘a dimensiunea ¸si aranjarea (pozit¸ia) componentelor unui container. A¸sadar, modul de aranjare a componentelor pe o suprafat¸a de afi¸sare nu este o caracteristic˘a a containerului. Fiecare obiect de tip Container (Applet, Frame, Panel, etc.) are asociat un obiect care se ocup˘a cu dispunerea componentelor pe suprafat¸a sa ¸si anume gestionarul s˘au de pozit¸ionare. Toate clasele care instant¸iaza obiecte pentru gestionarea pozit¸ion˘arii implementeaz˘a interfat¸˘a LayoutManager. La instant¸ierea unui container se creeaz˘a implicit un gestionar de pozit¸ionare asociat acestuia. De exemplu, pentru o fereastr˘a gestionarul implict este de tip BorderLayout, ˆın timp ce pentru un panel este de tip FlowLayout.

9.3.1

Folosirea gestionarilor de pozit¸ionare

A¸sa cum am v˘azut, orice container are un gestionar implicit de pozit¸ionare un obiect care implemeneaz˘a interfat¸a LayoutManager, acesta fiindu-i ata¸sat automat la crearea sa. In cazul ˆın care acesta nu corespunde necesit˘a¸tilor noastre, el poate fi schimbat cu u¸surint¸˘a. Cei mai utilizat¸i gestionari din pachetul java.awt sunt: • FlowLayout • BorderLayout • GridLayout • CardLayout • GridBagLayout

208

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Pe lˆang˘a ace¸stia, mai exist˘a ¸si cei din modelul Swing care vor fi prezentat¸i ˆın capitolul dedicat dezvolt˘arii de aplicat¸ii GUI folosind Swing. Ata¸sarea explicit˘a a unui gestionar de pozit¸ionare la un container se face cu metoda setLayout a clasei Container. Metoda poate primi ca parametru orice instant¸˘a a unei clase care implementeaz˘a interfat¸˘a LayoutManager. Secvent¸a de ata¸sare a unui gestionar pentru un container, particularizat˘a pentru FlowLayout, este: FlowLayout gestionar = new FlowLayout(); container.setLayout(gestionar); // sau, mai uzual: container.setLayout(new FlowLayout()); Programele nu apeleaz˘a ˆın general metode ale gestionarilor de pozit¸ionare, dar ˆın cazul cˆand avem nevoie de obiectul gestionar ˆıl putem obt¸ine cu metoda getLayout din clasa Container. Una din facilit˘a¸tile cele mai utile oferite de gestionarii de pozit¸ionare este rearanjarea componentele unui container atunci cˆand acesta este redimesionat. Pozit¸iile ¸si dimensiunile componentelor nu sunt fixe, ele fiind ajustate automat de c˘atre gestionar la fiecare redimensionare astfel ˆıncˆat s˘a ocupe cˆat mai ”estetic” suprafat¸a de afi¸sare. Cum sunt determinate ˆıns˘a dimensiunile implicite ale componentelor ? Fiecare clas˘a derivat˘a din Component poate implementa metodele getPreferredSize, getMinimumSize ¸si getMaximumSize care s˘a returneze dimensiunea implicit˘a a componentei respective ¸si limitele ˆın afara c˘arora componenta nu mai poate fi desenat˘a. Gestionarii de pozit¸ionare vor apela aceste metode pentru a calcula dimensiunea la care vor afi¸sa o component˘a. Sunt ˆıns˘a situat¸ii cˆand dorim s˘a plas˘am componentele la anumite pozit¸ii fixe iar acestea s˘a ramˆana acolo chiar dac˘a redimension˘am containerul. Folosind un gestionar aceast˘a pozit¸ionare absolut˘ a a componentelor nu este posibil˘a ¸si deci trebuie cumva s˘a renunt¸˘am la gestionarea automat˘a a containerul. Acest lucru se realizeaz˘a prin trimitera argumentului null metodei setLayout: // pozitionare absoluta a componentelor in container container.setLayout(null); Folosind pozit¸ionarea absolut˘a, nu va mai fi ˆıns˘a suficient s˘a ad˘augam cu metoda add componentele ˆın container, ci va trebui s˘a specific˘am pozit¸ia ¸si

˘ 9.3. GESTIONAREA POZIT ¸ IONARII

209

dimensiunea lor - acest lucru era f˘acut automat de gestionarul de pozit¸ionare. container.setLayout(null); Button b = new Button("Buton"); b.setSize(10, 10); b.setLocation (0, 0); container.add(b); In general, se recomand˘a folosirea gestionarilor de pozit¸ionare ˆın toate situat¸iile cˆand acest lucru este posibil, deoarece permit programului s˘a aib˘a aceea¸si ”ˆınfatisare” indiferent de platforma ¸si rezolut¸ia pe care este rulat. Pozit¸ionarea absolut˘a poate ridica diverse probleme ˆın acest sens.

S˘a analizam ˆın continuare pe fiecare din gestionarii amintit¸i anterior.

9.3.2

Gestionarul FlowLayout

Acest gestionar a¸seaz˘a componentele pe suprafat¸a de afi¸sare ˆın flux liniar, mai precis, componentele sunt ad˘augate una dup˘a alta pe linii, ˆın limita spat¸iului disponibil. In momentul cˆand o component˘a nu mai ˆıncape pe linia curent˘a se trece la urm˘atoarea linie, de sus ˆın jos. Ad˘augarea componentelor se face de la stˆanga la dreapta pe linie, iar alinierea obiectelor ˆın cadrul unei linii poate fi de trei feluri: la stˆanga, la dreapta ¸si pe centru. Implicit, componentele sunt centrate pe fiecare linie iar distant¸a implicit˘a ˆıntre componente este de 5 pixeli pe vertical˘a ¸si 5 pe orizontal˘a. Este gestionarul implicit al containerelor derivate din clasa Panel deci ¸si al applet-urilor. Listing 9.3: Gestionarul FlowLayout import java . awt .*; public class TestFlowLayout { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Flow Layout " ) ; f . setLayout ( new FlowLayout () ) ; Button b1 = new Button ( " Button 1 " ) ; Button b2 = new Button ( " 2 " ) ; Button b3 = new Button ( " Button 3 " ) ;

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

210

Button b4 = new Button ( " Long - Named Button 4 " ) ; Button b5 = new Button ( " Button 5 " ) ; f . add ( b1 ) ; f . add ( b2 ) ; f . add ( b3 ) ; f . add ( b4 ) ; f . add ( b5 ) ; f . pack () ; f . show () ; } }

Componentele ferestrei vor fi afi¸sate astfel:

Redimensionˆand fereastra astfel ˆıncˆat cele cinci butoane s˘a nu mai ˆıncap˘a pe o linie, ultimele dintre ele vor fi trecute pe linia urm˘atoare:

9.3.3

Gestionarul BorderLayout

Gestionarul BorderLayout ˆımparte suprafat¸a de afi¸sare ˆın cinci regiuni, corespunz˘atoare celor patru puncte cardinale ¸si centrului. O component˘a poate fi plasat˘a ˆın oricare din aceste regiuni, dimeniunea componentei fiind calculata astfel ˆıncˆat s˘a ocupe ˆıntreg spat¸iul de afi¸sare oferit de regiunea respectiv˘a. Pentru a ad˘auga mai multe obiecte grafice ˆıntr-una din cele cinci zone, ele trebuie grupate ˆın prealabil ˆıntr-un panel, care va fi amplasat apoi ˆın regiunea dorit˘a (vezi ”Gruparea componentelor - clasa Panel”). A¸sadar, la ad˘augarea unei componente pe o suprafat¸˘a gestionat˘a de BorderLayout, metoda add va mai primi pe lˆanga referint¸a componentei ¸si zona ˆın care aceasta va fi amplasat˘a, care va fi specificat˘a prin una din constantele clasei: NORTH, SOUTH, EAST, WEST, CENTER. BorderLayout este gestionarul implicit pentru toate containerele care descind din clasa Window, deci al tuturor tipurilor de ferestre.

˘ 9.3. GESTIONAREA POZIT ¸ IONARII

211

Listing 9.4: Gestionarul BorderLayout import java . awt .*; public class TestBorderLayout { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Border Layout " ) ; // Apelul de mai jos poate sa lipseasca f . setLayout ( new BorderLayout () ) ; f . add ( new f . add ( new f . add ( new f . add ( new f . add ( new f . pack () ;

Button ( " Nord " ) , BorderLayout . NORTH ) ; Button ( " Sud " ) , BorderLayout . SOUTH ) ; Button ( " Est " ) , BorderLayout . EAST ) ; Button ( " Vest " ) , BorderLayout . WEST ) ; Button ( " Centru " ) , BorderLayout . CENTER ) ;

f . show () ; } }

Cele cinci butoane ale ferestrei vor fi afi¸sate astfel:

La redimensionarea ferestrei se pot observa urm˘atoarele lucruri: nordul ¸si sudul se redimensioneaz˘a doar pe orizontal˘a, estul ¸si vestul doar pe vertical˘a, ˆın timp ce centrul se redimensioneaz˘a atˆat pe orizontal˘a cˆat ¸si pe vertical˘a. Redimensionarea componentelor din fiecare zon˘a se face astfel ˆıncˆat ele ocup˘a toat˘a zona containerului din care fac parte.

9.3.4

Gestionarul GridLayout

Gestionarul GridLayout organizeaz˘a containerul ca un tabel cu rˆanduri ¸si coloane, componentele fiind plasate ˆın celulele tabelului de la stˆanga la dreapta, ˆıncepˆand cu primul rˆand. Celulele tabelului au dimensiuni egale iar o component˘a poate ocupa doar o singur˘a celul˘a. Num˘arul de linii ¸si coloane vor fi specificate ˆın constructorul gestionarului, dar pot fi modificate

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

212

¸si ulterior prin metodele setRows, respectiv setCols. Dac˘a num˘arul de linii sau coloane este 0 (dar nu ambele ˆın acela¸si timp), atunci componentele vor fi plasate ˆıntr-o singur˘a coloan˘a sau linie. De asemenea, distant¸a ˆıntre componente pe orizontal˘a ¸si distanta ˆıntre rˆandurile tabelului pot fi specificate ˆın constructor sau stabilite ulterior. Listing 9.5: Gestionarul GridLayout import java . awt .*; public class TestGridLayout { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Grid Layout " ) ; f . setLayout ( new GridLayout (3 , 2) ) ; f . add ( new f . add ( new f . add ( new f . add ( new f . add ( new f . add ( new

Button ( " 1 " ) ) ; Button ( " 2 " ) ) ; Button ( " 3 " ) ) ; Button ( " 4 " ) ) ; Button ( " 5 " ) ) ; Button ( " 6 " ) ) ;

f . pack () ; f . show () ; } }

Cele ¸sase butoane ale ferestrei vor fi plasate pe trei rˆanduri ¸si dou˘a coloane, astfel:

Redimensionarea ferestrei va determina redimensionarea tuturor celulelor ¸si deci a tuturor componentelor, atˆat pe orizontal˘a cˆat ¸si pe vertical˘a.

9.3.5

Gestionarul CardLayout

Gestionarul CardLayout trateaz˘a componentele ad˘augate pe suprafat¸a sa ˆıntr-o manier˘a similar˘a cu cea a dispunerii c˘art¸ilor de joc ˆıntr-un pachet.

˘ 9.3. GESTIONAREA POZIT ¸ IONARII

213

Suprafat¸a de afi¸sare poate fi asem˘anat˘a cu pachetul de c˘art¸i iar fiecare component˘a este o carte din pachet. La un moment dat, numai o singur˘a component˘a este vizibil˘a (”cea de deasupra”). Clasa dispune de metode prin care s˘a poat˘a fi afi¸sat˘a o anumit˘a component˘a din pachet, sau s˘a se poat˘a parcurge secvent¸ial pachetul, ordinea componentelor fiind intern˘a gestionarului. Principala utilitate a acestui gestionar este utilizarea mai eficient˘a a spat¸iului disponibil ˆın situat¸ii ˆın care componentele pot fi grupate ˆın a¸sa fel ˆıncˆat utilizatorul s˘a interact¸ioneze la un moment dat doar cu un anumit grup (o carte din pachet), celelalte fiind ascunse. O clas˘a Swing care implementeaz˘a un mecansim similar este JTabbedPane. Listing 9.6: Gestionarul CardLayout import java . awt .*; import java . awt . event .*; public class TestCardLayout extends Frame implements ActionListener { Panel tab ; public TestCardLayout () { super ( " Test CardLayout " ) ; Button card1 = new Button ( " Card 1 " ) ; Button card2 = new Button ( " Card 2 " ) ; Panel butoane = new Panel () ; butoane . add ( card1 ) ; butoane . add ( card2 ) ; tab = new Panel () ; tab . setLayout ( new CardLayout () ) ; TextField tf = new TextField ( " Text Field " ) ; Button btn = new Button ( " Button " ) ; tab . add ( " Card 1 " , tf ) ; tab . add ( " Card 2 " , btn ) ; add ( butoane , BorderLayout . NORTH ) ; add ( tab , BorderLayout . CENTER ) ; pack () ; show () ;

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

214

card1 . addActionListe ner ( this ) ; card2 . addActionListe ner ( this ) ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { CardLayout gestionar = ( CardLayout ) tab . getLayout () ; gestionar . show ( tab , e . getActionCommand () ) ; } public static void main ( String args []) { TestCardLayout f = new TestCardLayout () ; f . show () ; } }

Prima ”carte” este vizibil˘a

9.3.6

A doua ”carte” este vizibil˘a

Gestionarul GridBagLayout

Este cel mai complex ¸si flexibil gestionar de pozit¸ionare din Java. La fel ca ˆın cazul gestionarului GridLayout, suprafat¸a de afi¸sare este considerat˘a ca fiind un tabel ˆıns˘a, spre deosebire de acesta, num˘arul de linii ¸si de coloane sunt determinate automat, ˆın funct¸ie de componentele amplasate pe suprafat¸a de afi¸sare. De asemenea, ˆın funct¸ie de componentele gestionate, dimensiunile celulelor pot fi diferite cu singurele restrict¸ii ca pe aceea¸si linie s˘a aib˘a aceea¸si ˆınalt¸ime, iar pe coloan˘a aib˘a aceea¸si l˘a¸time. Spre deosebire de GridLayout, o component˘a poate ocupa mai multe celule adiacente, chiar de dimensiuni diferite, zona ocupat˘a fiind referit˘a prin ”regiunea de afi¸sare” a componentei respective. Pentru a specifica modul de afi¸sare a unei componente, acesteia ˆıi este asociat un obiect de tip GridBagConstraints, ˆın care se specific˘a diferite propriet˘a¸ti ale componentei referitoare la regiunea s˘a de afi¸sare ¸si la modul ˆın care va fi plasat˘a ˆın aceast˘a regiune. Leg˘atura dintre o component˘a ¸si un obiect GridBagConstraints se realizeaz˘a prin metoda setConstraints: GridBagLayout gridBag = new GridBagLayout();

˘ 9.3. GESTIONAREA POZIT ¸ IONARII

215

container.setLayout(gridBag); GridBagConstraints c = new GridBagConstraints(); //Specificam restrictiile referitoare la afisarea componentei . . . gridBag.setConstraints(componenta, c); container.add(componenta); A¸sadar, ˆınainte de a ad˘auga o component˘a pe suprafat¸a unui container care are un gestionar de tip GridBagLayout, va trebui s˘a specific˘am anumit¸i parametri (constrˆangeri) referitori la cum va fi plasat˘a componenta respectiv˘a. Aceste constrˆangeri vor fi specificate prin intermediul unui obiect de tip GridBagConstraints, care poate fi refolosit pentru mai multe componente care au acelea¸si constrˆangeri de afi¸sare: gridBag.setConstraints(componenta1, c); gridBag.setConstraints(componenta2, c); . . . Cele mai utilizate tipuri de constrˆangeri pot fi specificate prin intermediul urm˘atoarelor variabile din clasa GridBagConstraints: • gridx, gridy - celula ce reprezint˘a colt¸ul stˆanga sus al componentei; • gridwidth, gridheight - num˘arul de celule pe linie ¸si coloan˘a pe care va fi afi¸sat˘a componenta; • fill - folosit˘a pentru a specifica dac˘a o component˘a va ocupa ˆıntreg spat¸iul pe care ˆıl are destinat; valorile posibile sunt HORIZONTAL, VERTICAL, BOTH, NONE; • insets - distant¸ele dintre component˘a ¸si marginile suprafet¸ei sale de afi¸sare; • anchor - folosit˘a atunci cˆand componenta este mai mic˘a decˆat suprafat¸a sa de afi¸sare pentru a fort¸a o anumit˘a dispunere a sa: nord, sud, est, vest, etc. • weigthx, weighty - folosite pentru distribut¸ia spat¸iului liber; uzual au valoarea 1;

216

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Ca exemplu, s˘a realiz˘am o fereastr˘a ca ˆın figura de mai jos. Pentru a simplifica codul, a fost creat˘a o metod˘a responsabil˘a cu setarea valorilor gridx, gridy, gridwidth, gridheight ¸si ad˘augarea unei componente cu restrict¸iile stabilite pe fereastr˘a.

Listing 9.7: Gestionarul GridBagLayout import java . awt .*; public class TestGridBag Layout { static Frame f ; static GridBagLayout gridBag ; static GridBagConstr aint s gbc ; static void adauga ( Component comp , int x , int y , int w , int h ) { gbc . gridx = x ; gbc . gridy = y ; gbc . gridwidth = w ; gbc . gridheight = h ; gridBag . setConstraints ( comp , gbc ) ; f . add ( comp ) ; } public static void main ( String args []) { f = new Frame ( " Test GridBagLayout " ) ; gridBag = new GridBagLayout () ; gbc = new GridBa gC ons tr ai nt s () ; gbc . weightx = 1.0; gbc . weighty = 1.0;

˘ 9.3. GESTIONAREA POZIT ¸ IONARII

217

gbc . insets = new Insets (5 , 5 , 5 , 5) ; f . setLayout ( gridBag ) ; Label mesaj = new Label ( " Evidenta persoane " , Label . CENTER ); mesaj . setFont ( new Font ( " Arial " , Font . BOLD , 24) ) ; mesaj . setBackground ( Color . yellow ) ; gbc . fill = GridBagConst ra in ts . BOTH ; adauga ( mesaj , 0 , 0 , 4 , 2) ; Label etNume = new Label ( " Nume : " ) ; gbc . fill = GridBagConst ra in ts . NONE ; gbc . anchor = GridBagCon st ra in ts . EAST ; adauga ( etNume , 0 , 2 , 1 , 1) ; Label etSalariu = new Label ( " Salariu : " ) ; adauga ( etSalariu , 0 , 3 , 1 , 1) ; TextField nume = new TextField ( " " , 30) ; gbc . fill = GridBagConst ra in ts . HORIZONTAL ; gbc . anchor = GridBagCon st ra in ts . CENTER ; adauga ( nume , 1 , 2 , 2 , 1) ; TextField salariu = new TextField ( " " , 30) ; adauga ( salariu , 1 , 3 , 2 , 1) ; Button adaugare = new Button ( " Adaugare " ) ; gbc . fill = GridBagConst ra in ts . NONE ; adauga ( adaugare , 3 , 2 , 1 , 2) ; Button salvare = new Button ( " Salvare " ) ; gbc . fill = GridBagConst ra in ts . HORIZONTAL ; adauga ( salvare , 1 , 4 , 1 , 1) ; Button iesire = new Button ( " Iesire " ) ; adauga ( iesire , 2 , 4 , 1 , 1) ; f . pack () ; f . show () ; } }

218

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

9.3.7

Gruparea componentelor (Clasa Panel)

Plasarea componentelor direct pe suprafat¸a de afi¸sare poate deveni incomod˘a ˆın cazul ˆın care avem multe obiecte grafice. Din acest motiv, se recomand˘a gruparea componentelor ˆınrudite ca funct¸ii astfel ˆıncˆat s˘a putem fi siguri c˘a, indiferent de gestionarul de pozit¸ionare al suprafet¸ei de afi¸sare, ele se vor g˘asi ˆımpreun˘a. Gruparea componentelor se face ˆın panel-uri. Un panel este cel mai simplu model de container. El nu are o reprezentare vizibil˘a, rolul s˘au fiind de a oferi o suprafat¸˘a de afi¸sare pentru componente grafice, inclusiv pentru alte panel-uri. Clasa care instant¸iaza aceste obiecte este Panel, extensie a superclasei Container. Pentru a aranja corespunz˘ator componentele grupate ˆıntr-un panel, acestuia i se poate specifica un gestionar de pozit¸ionare anume, folosind metoda setLayout. Gestionarul implicit pentru containerele de tip Panel este FlowLayout. A¸sadar, o aranjare eficient˘a a componentelor unei ferestre ˆınseamn˘a: • gruparea componentelor ”ˆınfrat¸ite” (care nu trebuie s˘a fie despart¸ite de gestionarul de pozit¸ionare al ferestrei) ˆın panel-uri; • aranjarea componentelor unui panel, prin specificarea unui gestionar de pozit¸ionare corespunz˘ator; • aranjarea panel-urilor pe suprafat¸a ferestrei, prin specificarea gestionarului de pozit¸ionare al ferestrei.

Listing 9.8: Gruparea componentelor import java . awt .*; public class TestPanel { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Test Panel " ) ; Panel intro = new Panel () ; intro . setLayout ( new GridLayout (1 , 3) ) ; intro . add ( new Label ( " Text : " ) ) ; intro . add ( new TextField ( " " , 20) ) ; intro . add ( new Button ( " Adaugare " ) ) ; Panel lista = new Panel () ; lista . setLayout ( new FlowLayout () ) ; lista . add ( new List (10) ) ; lista . add ( new Button ( " Stergere " ) ) ;

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

219

Panel control = new Panel () ; control . add ( new Button ( " Salvare " ) ) ; control . add ( new Button ( " Iesire " ) ) ; f . add ( intro , BorderLayout . NORTH ) ; f . add ( lista , BorderLayout . CENTER ) ; f . add ( control , BorderLayout . SOUTH ) ; f . pack () ; f . show () ; } }

9.4

Tratarea evenimentelor

Un eveniment este produs de o act¸iune a utilizatorului asupra unei componente grafice ¸si reprezint˘a mecanismul prin care utilizatorul comunic˘a efectiv cu programul. Exemple de evenimente sunt: ap˘asarea unui buton, modificarea textului ˆıntr-un control de editare, ˆınchiderea sau redimensionarea unei ferestre, etc. Componentele care genereaz˘a anumite evenimente se mai numesc ¸si surse de evenimente. Interceptarea evenimentelor generate de componentele unui program se realizeaz˘a prin intermediul unor clase de tip listener (ascult˘ator, consumator de evenimente). In Java, orice obiect poate ”consuma” evenimentele generate de o anumit˘a component˘a grafic˘a.

A¸sadar, pentru a scrie cod care s˘a se execute ˆın momentul ˆın care utilizatorul interactioneaz˘a cu o component˘a grafic˘a trebuie s˘a facem urm˘atoarele lucruri: • s˘a scriem o clas˘a de tip listener care s˘a ”asculte” evenimentele produse de acea component˘a ¸si ˆın cadrul acestei clase s˘a implement˘am metode specifice pentru tratarea lor;

220

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

• s˘a comunic˘am componentei surs˘a c˘a respectiva clasa ˆıi ”ascult˘a” evenimentele pe care le genereaz˘a, cu alte cuvinte s˘a ˆınregistr˘am acea clas˘a drept ”consumator” al evenimentelor produse de componenta respectiv˘a. Evenimentele sunt, ca orice altceva ˆın Java, obiecte. Clasele care descriu aceste obiecte se ˆımpart ˆın mai multe tipuri ˆın funct¸ie de componenta care le genereaz˘a, mai precis ˆın funct¸ie de act¸iunea utilizatorului asupra acesteia. Pentru fiecare tip de eveniment exist˘a o clas˘a care instant¸iaz˘a obiecte de acel tip. De exemplu, evenimentul generat de act¸ionarea unui buton este descris de clasa ActionEvent, cel generat de modificarea unui text de clasa TextEvent, etc. Toate aceste clase sunt derivate din superclasa AWTEvent, lista lor complet˘a fiind prezentat˘a ulterior. O clas˘a consumatoare de evenimente (listener) poate fi orice clas˘a care specifica ˆın declarat¸ia sa c˘a dore¸ste s˘a asculte evenimente de un anumit tip. Acest lucru se realizeaz˘a prin implementarea unei interfet¸e specifice fiec˘arui tip de eveniment. Astfel, pentru ascultarea evenimentelor de tip ActionEvent clasa respectiv˘a trebuie s˘a implementeze interfat¸a ActionListener, pentru TextEvent interfat¸˘a care trebuie implementata este TextListener, etc. Toate aceste interfet¸e sunt derivate din EventListener. Fiecare interfat¸˘a define¸ste una sau mai multe metode care vor fi apelate automat la aparit¸ia unui eveniment: class AscultaButoane implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent e) { // Metoda interfetei ActionListener ... } } class AscultaTexte implements TextListener { public void textValueChanged(TextEvent e) { // Metoda interfetei TextListener ... } } Intrucˆat o clas˘a poate implementa oricˆate interfet¸e, ea va putea s˘a asculte evenimente de mai multe tipuri:

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

221

class Ascultator implements ActionListener, TextListener { public void actionPerformed(ActionEvent e) { ... } public void textValueChanged(TextEvent e) { ... } } Vom vedea ˆın continuare metodele fiec˘arei interfet¸e pentru a ¸sti ce trebuie s˘a implementeze o clas˘a consumatoare de evenimente. A¸sa cum am spus mai devreme, pentru ca evenimentele unei componente s˘a fie interceptate de c˘atre o instant¸˘a a unei clase ascult˘ator, aceast˘a clas˘a trebuie ˆınregistrata ˆın lista ascult˘atorilor componentei respective. Am spus lista, deoarece evenimentele unei componente pot fi ascultate de oricˆate clase, cu condit¸ia ca acestea s˘a fie ˆınregistrate la componenta respectiv˘a. Inregistrarea unei clase ˆın lista ascult˘atorilor unei componente se face cu metode din clasa Component de tipul addTipEvenimentListener, iar eliminarea ei din aceast˘a list˘a cu removeTipEvenimentListener.

Sumarizˆand, tratarea evenimentelor ˆın Java se desf˘a¸soar˘a astfel: • Componentele genereaz˘a evenimente cˆand ceva ”interesant” se ˆıntˆampl˘a; • Sursele evenimentelor permit oric˘arei clase s˘a ”asculte” evenimentele sale prin metode de tip addXXXListener, unde XXX este un tip de eveniment; • O clas˘a care ascult˘a evenimente trebuie s˘a implementeze interfet¸e specifice fiec˘arui tip de eveniment - acestea descriu metode ce vor fi apelate automat la aparit¸ia evenimentelor.

9.4.1

Exemplu de tratare a evenimentelor

Inainte de a detalia aspectele prezentate mai sus, s˘a consider˘am un exemplu de tratare a evenimentelor. Vom crea o fereastr˘a care s˘a cont¸in˘a dou˘a butoane cu numele ”OK”, repectiv ”Cancel”. La ap˘asarea fiec˘arui buton vom scrie pe bara de titlu a ferestrei mesajul ”Ati apasat butonul ...”. Listing 9.9: Ascultarea evenimentelor a dou˘a butoane import java . awt .*; import java . awt . event .*;

222

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setLayout ( new FlowLayout () ) ; setSize (200 , 100) ; Button b1 = new Button ( " OK " ) ; Button b2 = new Button ( " Cancel " ) ; add ( b1 ) ; add ( b2 ) ; Ascultator listener = new Ascultator ( this ) ; b1 . addActionListener ( listener ) ; b2 . addActionListener ( listener ) ; // Ambele butoane sunt ascultate de obiectul listener , // instanta a clasei Ascultator , definita mai jos } } class Ascultator implements ActionListener { private Fereastra f ; public Ascultator ( Fereastra f ) { this . f = f ; } // Metoda interfetei ActionListener public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { f . setTitle ( " Ati apasat " + e . getActionCommand () ) ; } } public class TestEvent1 { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test Event " ) ; f . show () ; } }

Nu este obligatoriu s˘a definim clase speciale pentru ascultarea evenimentelor. In exemplul de mai sus am definit clasa Ascultator pentru a intercepta evenimentele produse de cele dou˘a butoane ¸si din acest motiv a trebuit s˘a trimitem ca parametru constructorului clasei o referint¸a la fereastra noastr˘a. Mai simplu ar fi fost s˘a folosim chiar clasa Fereastra pentru a trata evenimentele produse de componentele sale. Vom modifica put¸in ¸si

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

223

aplicat¸ia pentru a pune ˆın evident¸a o alt˘a modalitate de a determina componenta generatoare a unui eveniment - metoda getSource. Listing 9.10: Tratarea evenimentelor ˆın ferestr˘a import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ActionListener { Button ok = new Button ( " OK " ) ; Button exit = new Button ( " Exit " ) ; int n =0; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setLayout ( new FlowLayout () ) ; setSize (200 , 100) ; add ( ok ) ; add ( exit ) ; ok . addActionListener ( this ) ; exit . addActionListener ( this ) ; // Ambele butoane sunt ascultate in clasa Fereastra // deci ascultatorul este instanta curenta : this } // Metoda interfetei ActionListener public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { if ( e . getSource () == exit ) System . exit (0) ; // Terminam aplicatia if ( e . getSource () == ok ) { n ++; this . setTitle ( " Ati apasat OK de " + n + " ori " ) ; } } } public class TestEvent2 { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test Event " ) ; f . show () ; } }

224

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

A¸sadar, orice clas˘a poate asculta evenimente de orice tip cu condit¸ia s˘a implementeze interfet¸ele specifice acelor tipuri de evenimente.

9.4.2

Tipuri de evenimente

Evenimentele se ˆımpart ˆın dou˘a categorii: de nivel jos ¸si semantice.

Evenimentele de nivel jos reprezint˘a o interact¸iune de nivel jos cum ar fi o ap˘asare de tast˘a, mi¸scarea mouse-ului, sau o operat¸ie asupra unei ferestre. In tabelul de mai jos sunt enumerate clasele ce descriu aceste evenimente ¸si operat¸iunile efectuate (asupra unei componente) care le genereaz˘a: ComponentEvent Ascundere, deplasare, redimensionare, afi¸sare ContainerEvent Ad˘augare pe container, eliminare FocusEvent Obt¸inere, pierdere foucs KeyEvent Ap˘asare, eliberare taste, tastare MouseEvent Operat¸iuni cu mouse-ul: click, drag, etc. WindowEvent Operat¸iuni asupra ferestrelor: minimizare, maximizare,etc. O anumit˘a act¸iune a utilizatorului poate genera mai multe evenimente. De exemplu, tastarea literei ’A’ va genera trei evenimente: unul pentru ap˘asare, unul pentru eliberare ¸si unul pentru tastare. In funct¸ie de necesit˘a¸tile aplicat¸ie putem scrie cod pentru tratarea fiec˘arui eveniment ˆın parte.

Evenimentele semantice reprezint˘a interact¸iunea cu o component˘a GUI: ap˘asarea unui buton, selectarea unui articol dintr-o list˘a, etc. Clasele care descriu aceste tipuri de evenimente sunt: ActionEvent AdjustmentEvent ItemEvent TextEvent

Act¸ionare Ajustarea unei valori Schimbarea st˘arii Schimbarea textului

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

225

Urm˘atorul tabel prezint˘a componentele AWT ¸si tipurile de evenimente generate, prezentate sub forma interfet¸elor corespunz˘atoare. Evident, evenimentele generate de o superclas˘a, cum ar fi Component, se vor reg˘asi ¸si pentru toate subclasele sale.

Component

Container Window Button List MenuItem TextField Choice Checkbox List CheckboxMenuItem Scrollbar TextField TextArea

ComponentListener FocusListener KeyListener MouseListener MouseMotionListener ContainerListener WindowListener ActionListener

ItemListener

AdjustmentListener TextListener

Observat¸i c˘a de¸si exist˘a o singur˘a clas˘a MouseEvent, exist˘a dou˘a interfet¸e asociate MouseListener ¸si MouseMotionListener. Acest lucru a fost f˘acut deoarece evenimentele legate de deplasarea mouse-ului sunt generate foarte frecvent ¸si recept¸ionarea lor poate avea un impact negativ asupra vitezei de execut¸ie, ˆın situat¸ia cˆand tratarea acestora nu ne intereseaz˘a ¸si dorim s˘a trat˘am doar evenimente de tip click, de exemplu.

Orice clas˘a care trateaz˘a evenimente trebuie s˘a implementeze obligatoriu metodele interfet¸elor corespunz˘atoare. Tabelul de mai jos prezint˘a, pentru fiecare interfat¸˘a, metodele puse la dispozitie ¸si care trebuie implementate de c˘atre clasa ascult˘ator.

226

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Interfat¸˘ a ActionListener AdjustmentListener

Metode actionPerformed(ActionEvent e) adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent e) componentHidden(ComponentEvent e) ComponentListener componentMoved(ComponentEvent e) componentResized(ComponentEvent e) componentShown(ComponentEvent e) ContainerListener componentAdded(ContainerEvent e) componentRemoved(ContainerEvent e) FocusListener focusGained(FocusEvent e) focusLost(FocusEvent e) ItemListener itemStateChanged(ItemEvent e) keyPressed(KeyEvent e) KeyListener keyReleased(KeyEvent e) keyTyped(KeyEvent e) mouseClicked(MouseEvent e) mouseEntered(MouseEvent e) MouseListener mouseExited(MouseEvent e) mousePressed(MouseEvent e) mouseReleased(MouseEvent e) MouseMotionListener mouseDragged(MouseEvent e) mouseMoved(MouseEvent e) TextListener textValueChanged(TextEvent e) windowActivated(WindowEvent e) windowClosed(WindowEvent e) windowClosing(WindowEvent e) WindowListener windowDeactivated(WindowEvent e) windowDeiconified(WindowEvent e) windowIconified(WindowEvent e) windowOpened(WindowEvent e)

In cazul ˆın care un obiect listener trateaz˘a evenimente de acela¸si tip provocate de componente diferite, este necesar s˘a putem afla, ˆın cadrul uneia din metodele de mai sus, care este sursa evenimentului pe care ˆıl trat˘am pentru a putea react¸iona ˆın consecint¸˘a. Toate tipurile de evenimente mo¸stenesc metoda getSource care returneaz˘a obiectul responsabil cu generarea evenimentului. In cazul ˆın care dorim s˘a diferent¸iem doar tipul componentei surs˘a,

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

227

putem folosi operatorul instanceof. public void actionPerformed(ActionEvent e) { Object sursa = e.getSource(); if (sursa instanceof Button) { // A fost apasat un buton Button btn = (Button) sursa; if (btn == ok) { // A fost apasat butonul ’ok’ } ... } if (sursa instanceof TextField) { // S-a apasat Enter dupa editarea textului TextField tf = (TextField) sursa; if (tf == nume) { // A fost editata componenta ’nume’ } ... } } Pe lˆang˘a getSource, obiectele ce descriu evenimente pot pune la dispozit¸ie ¸si alte metode specifice care permit aflarea de informat¸ii legate de evenimentul generat. De exemplu, ActionEvent cont¸ine metoda getActionCommand care, implicit, returneaz˘a eticheta butonului care a fost ap˘asat. Astfel de particularit˘a¸ti vor fi prezentate mai detaliat ˆın sect¸iunile dedicate fiecˆarei componente ˆın parte.

9.4.3

Folosirea adaptorilor ¸si a claselor anonime

Am vazut c˘a o clas˘a care trateaz˘a evenimente de un anumit tip trebuie s˘a implementeze interfat¸a corespunz˘atoare acelui tip. Aceasta ˆınseamn˘a c˘a trebuie s˘a implementeze obligatoriu toate metodele definite de acea interfat¸˘a, chiar dac˘a nu specific˘a nici un cod pentru unele dintre ele. Sunt ˆıns˘a situat¸ii cˆand acest lucru poate deveni sup˘arator, mai ales atunci cˆand nu ne intereseaz˘a decˆat o singura metod˘a a interfet¸ei. Un exemplu sugestiv este urm˘atorul: o fereastr˘a care nu are specificat cod pentru tratarea evenimentelor sale nu poate fi ˆınchis˘a cu butonul standard

228

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

marcat cu ’x’ din colt¸ul dreapta sus ¸si nici cu combinat¸ia de taste Alt+F4. Pentru a realiza acest lucru trebuie interceptat evenimentul de ˆınchidere a ferestrei ˆın metoda windoClosing ¸si apelat˘a metoda dispose de ˆınchidere a ferestrei, sau System.exit pentru terminarea programului, ˆın cazul cˆand este vorba de fereastra principal˘a a aplicat¸iei. Aceasta ˆınseamn˘a c˘a trebuie s˘a implement˘am interfat¸a WindowListener care are nu mai put¸in de ¸sapte metode. Listing 9.11: Implementarea interfet¸ei WindowListener import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements WindowListener { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( this ) ; } // Metodele interfetei WindowListener public void windowOpened ( WindowEvent e ) {} public void windowClosing ( WindowEvent e ) { // Terminare program System . exit (0) ; } public void windowClosed ( WindowEvent e ) {} public void windowIconified ( WindowEvent e ) {} public void windowDeiconified ( WindowEvent e ) {} public void windowActivated ( WindowEvent e ) {} public void windowDeact ivated ( WindowEvent e ) {} } public class TestWind ow Lis te ne r { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test WindowListener " ) ; f . show () ; } }

Observat¸i c˘a trebuie s˘a implement˘am toate metodele interfet¸ei, chiar dac˘a nu scriem nici un cod pentru unele dintre ele. Singura metod˘a care ne intereseaz˘a este windowClosing, ˆın care specific˘am ce trebuie f˘acut atunci cˆand utilizatorul doreste s˘a ˆınchid˘a fereastra. Pentru a evita scrierea inutil˘a a

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

229

acestor metode, exist˘a o serie de clase care implementeaz˘a interfet¸ele de tip ”listener” f˘ar˘a a specifica nici un cod pentru metodele lor. Aceste clase se numesc adaptori. Un adaptor este o clas˘a abstract˘a care implementeaz˘a o anumit˘a interfat¸˘a f˘ar˘a a specifica cod nici unei metode a interfet¸ei. Scopul unei astfel de clase este ca la crearea unui ”ascult˘ator” de evenimente, ˆın loc s˘a implement˘a o anumit˘a interfat¸˘a ¸si implicit toate metodele sale, s˘a extindem adaptorul corespunz˘ator interfet¸ei respective (dac˘a are!) ¸si s˘a supradefinim doar metodele care ne intereseaz˘a (cele ˆın care vrem s˘a scriem o anumit˘a secvent¸˘a de cod). De exemplu, adaptorul interfet¸ei WindowListener este WindowAdapter iar folosirea acestuia este dat˘a ˆın exemplul de mai jos: Listing 9.12: Extinderea clasei WindowAdapter import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowListener ( new Ascultator () ) ; } } class Ascultator extends WindowAdapter { // Suprdefinim metodele care ne intereseaza public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } } public class TestWindowAdapter { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test WindowAdapter " ) ; f . show () ; } }

Avantajul clar al acestei modalit˘a¸ti de tratare a evenimentelor este reducerea codului programului, acesta devenind mult mai lizibil. Ins˘a exist˘a ¸si dou˘a dezavantaje majore. Dup˘a cum at¸i observat fat¸˘ade exemplul anterior,

230

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

clasa Fereastra nu poate extinde WindowAdapter deoarece ea extinde deja clasa Frame ¸si din acest motiv am construit o nou˘a clas˘a numit˘a Ascultator. Vom vedea ˆıns˘a c˘a acest dezavantaj poate fi eliminat prin folosirea unei clase anonime. Un alt dezavantaj este c˘a orice gre¸seal˘a de sintax˘a ˆın declararea unei metode a interfet¸ei nu va produce o eroare de compilare dar nici nu va supradefini metoda interfet¸ei ci, pur ¸si simplu, va crea o metod˘a a clasei respective. class Ascultator extends WindowAdapter { // In loc de windowClosing scriem WindowClosing // Nu supradefinim vreo metoda a clasei WindowAdapter // Nu da nici o eroare // Nu face nimic ! public void WindowClosing(WindowEvent e) { System.exit(0); } } In tabelul de mai jos sunt dat¸i tot¸i adaptorii interfet¸elor de tip ”listener” - se oberv˘a c˘a o interfat¸˘a XXXListener are un adaptor de tipul XXXAdapter. Interfet¸ele care nu au un adaptor sunt cele care definesc o singur˘a metod˘a ¸si prin urmare crearea unei clase adaptor nu ˆısi are rostul. Interfat¸a ActionListener AdjustemnrListener ComponentListener ContainerListener FocusListener ItemListener KeyListener MouseListener MouseMotionListener TextListener WindowListener

Adaptor nu are nu are ComponentAdapter ContainerAdapter FocusAdapter nu are KeyAdapter MouseAdapter MouseMotionAdapter nu are WindowAdapter

S¸tim c˘a o clas˘a intern˘a este o clas˘a declarat˘a ˆın cadrul altei clase, iar clasele anonime sunt clase interne folosite pentru instant¸ierea unui singur obiect de un anumit tip. Un exemplu tipic de folosire a lor este instant¸ierea

9.4. TRATAREA EVENIMENTELOR

231

adaptorilor direct ˆın corpul unei clase care cont¸ine componente ale c˘aror evenimente trebuie tratate. Listing 9.13: Folosirea adaptorilor ¸si a claselor anonime import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setSize (400 , 400) ; this . addWindowListener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { // Terminam aplicatia System . exit (0) ; } }) ; final Label label = new Label ( " " , Label . CENTER ) ; label . setBackground ( Color . yellow ) ; add ( label , BorderLayout . NORTH ) ;

this . addMouseListener ( new MouseAdapter () { public void mouseClicked ( MouseEvent e ) { // Desenam un cerc la fiecare click de mouse label . setText ( " Click ... " ) ; Graphics g = Fereastra . this . getGraphics () ; g . setColor ( Color . blue ) ; int raza = ( int ) ( Math . random () * 50) ; g . fillOval ( e . getX () , e . getY () , raza , raza ) ; } }) ; this . ad dM ous eM oti on Li st e n e r ( new Mo us eM ot ion Ad ap te r () { public void mouseMoved ( MouseEvent e ) { // Desenam un punct la coordonatele mouse - ului Graphics g = Fereastra . this . getGraphics () ; g . drawOval ( e . getX () , e . getY () , 1 , 1) ; } }) ;

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

232

this . addKeyListener ( new KeyAdapter () { public void keyTyped ( KeyEvent e ) { // Afisam caracterul tastat label . setText ( " Ati tastat : " + e . getKeyChar () + " " ) ; } }) ; } } public class TestAdapters { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test adaptori " ) ; f . show () ; } }

9.5

Folosirea ferestrelor

Dup˘a cum am v˘azut suprafet¸ele de afi¸sare ale componentelor sunt extensii ale clasei Container. O categorie aparte a acestor containere o reprezint˘a ferestrele. Acestea sunt descrise de clase derivate din Window, cele mai utilizate fiind Frame ¸si Dialog. O aplicat¸ie Java cu intefat¸˘a grafic˘a va fi format˘a din una sau mai multe ferestre, una dintre ele fiind numit˘a fereastra principal˘ a.

9.5.1

Clasa Window

Clasa Window este rar utilizat˘a ˆın mod direct deoarece permite doar crearea unor ferestre care nu au chenar ¸si nici bar˘a de meniuri. Este util˘a atunci cˆand dorim s˘a afi¸sam ferestre care nu interact¸ioneaz˘a cu utilizatorul ci doar ofer˘a anumite informat¸ii. Metodele mai importante ale clasei Window, care sunt de altfel mo¸stenite de toate subclasele sale, sunt date de mai jos: • show - face vizibil˘a fereastra. Implicit, o fereastr˘a nou creat˘a nu este vizibil˘a; • hide - face fereastra invizibil˘a f˘ar˘a a o distruge ˆıns˘a; pentru a redeveni vizibila se poate apela metoda show;

9.5. FOLOSIREA FERESTRELOR

233

• isShowing - testeaz˘a dac˘a fereastra este vizibil˘a sau nu; • dispose - ˆınchide) fereastra ¸si ¸si elibereaz˘a toate resursele acesteia; • pack - redimensioneaz˘a automat fereastra la o suprafat¸a optim˘a care s˘a cuprind˘a toate componentele sale; trebuie apelat˘a ˆın general dup˘a ad˘augarea tuturor componentelor pe suprafat¸a ferestrei. • getFocusOwner - returneaz˘a componenta ferestrei care are focus-ul (dac˘a fereastra este activ˘a).

9.5.2

Clasa Frame

Este derivat˘a a clasei Window ¸si este folosit˘a pentru crearea de ferestre independente ¸si funct¸ionale, eventual continˆand o bar˘a de meniuri. Orice aplicat¸ie cu interfat¸˘a grafic˘a contt¸ine cel put¸in o fereastr˘a, cea mai important˘a fiind numit˘a ¸si fereastra principal˘a. Constructorii uzuali ai clasei Frame permit crearea unei ferestre cu sau f˘ar˘a titlu, init¸ial invizibil˘a. Pentru ca o fereastr˘a s˘a devin˘a vizibil˘a se va apela metoda show definit˘a ˆın superclasa Window. import java.awt.*; public class TestFrame { public static void main(String args[]) { Frame f = new Frame("Titlul ferestrei"); f.show(); } } Crearea ferestrelor prin instant¸ierea direct˘a a obiectelor de tip Frame este mai put¸in folosit˘a. De obicei, ferestrele unui program vor fi definite ˆın clase separate care extind clasa Frame, ca ˆın exemplul de mai jos: import java.awt.*; class Fereastra extends Frame{ // Constructorul public Fereastra(String titlu) { super(titlu); ... }

234

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

} public class TestFrame { public static void main(String args[]) { Fereastra f = new Fereastra("Titlul ferestrei"); f.show(); } } Gestionarul de pozit¸ionare implicit al clasei Frame este BorderLayout. Din acest motiv, ˆın momentul ˆın care fereastra este creat˘a dar nici o component˘a grafic˘a nu este ad˘augat˘a, suprafat¸a de afi¸sare a feretrei va fi determinat˘a automota de gestionarul de pozitt¸ionare ¸si va oferi doar spat¸iul necesar afi¸s˘arii barei ferestrei ¸si grupului de butoane pentru minimizare, maximizare ¸si ˆınchidere. Acela¸si efect ˆıl vom obt¸ine dac˘a o redimenionam ¸si apel˘am apoi metoda pack care determin˘a dimeniunea suprafet¸ei de afi¸sare ˆın funct¸ie de componentele ad˘augate. Se observ˘a de asemenea c˘a butonul de ˆınchidere a ferestrei nu este funct¸ional. Tratarea evenimentelor ferestrei se face prin implementarea interfet¸ei WindowListener sau, mai uzual, prin folosirea unui adaptor de tip WindowAdapter. Structura general˘a a unei ferestre este descris˘a de clasa Fereastra din exemplul de mai jos: Listing 9.14: Structura general˘a a unei ferestre import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ActionListener { // Constructorul public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; // Tratam evenimentul de inchidere a ferestrei this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { dispose () ; // inchidem fereastra // sau terminam aplicatia System . exit (0) ; } }) ;

9.5. FOLOSIREA FERESTRELOR

235

// Eventual , schimbam gestionarul de pozitionare setLayout ( new FlowLayout () ) ; // Adaugam componentele pe suprafata ferestrei Button exit = new Button ( " Exit " ) ; add ( exit ) ; // Facem inregistrarea claselor listener exit . addActionListener ( this ) ; // Stabilim dimensiunile pack () ; // implicit // sau explicit // setSize (200 , 200) ; } // Implementam metodele interfetelor de tip listener public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { System . exit (0) ; } } public class TestFrame { public static void main ( String args []) { // Cream fereastra Fereastra f = new Fereastra ( " O fereastra " ) ; // O facem vizibila f . show () ; } }

Pe lˆang˘a metodele mo¸stenite din clasa Window, exist˘a o serie de metode specifice clasei Frame. Dintre cele mai folosite amintim: • getFrames - metod˘a static˘a ce returneaz˘a lista tuturor ferestrelor deschise ale unei aplicat¸ii; • setIconImage - seteaz˘a iconit¸a ferestrei; • setMenuBar - seteaz˘a bara de meniuri a ferestrei (vezi ”Folosirea meniurilor”); • setTitle - seteaz˘a titlul ferestrei;

236

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

• setResizable - stabile¸ste dac˘a fereastra poate fi redimenionat˘a de utilizator;

9.5.3

Clasa Dialog

Toate interfet¸ele grafice ofer˘a un tip special de ferestre destinate prelu˘arii unor informat¸ii sau a unor date de la utilizator. Acestea se numesc ferestre de dialog sau casete de dialog ¸si sunt implementate prin intermediul clasei Dialog, subclas˘a direct˘a a clasei Window. Diferent¸a major˘a dintre ferestrele de dialog ¸si ferestrele de tip Frame const˘a ˆın faptul c˘a o fereastr˘a de dialog este dependent˘a de o alt˘a fereastra (normal˘a sau tot fereastr˘a de dialog), numit˘a ¸si fereastra p˘ arinte. Cu alte cuvinte, ferestrele de dialog nu au o existent¸˘a de sine st˘at˘atoare. Cˆand fereastra p˘arinte este distrus˘a sunt distruse ¸si ferestrele sale de dialog, cˆand este minimizat˘a ferestrele sale de dialog sunt f˘acute invizibile iar cˆand este restaurat˘a acestea sunt aduse la starea ˆın care se g˘aseau ˆın momentul minimiz˘arii ferestrei p˘arinte. Ferestrele de dialog pot fi de dou˘a tipuri: • modale: care blocheaz˘a accesul la fereastra parinte ˆın momentul deschiderii lor, cum ar fi ferestrele de introducere a unor date, de alegere a unui fi¸sier, de selectare a unei opt¸iuni, mesaje de avertizare, etc; • nemodale: care nu blocheaz˘a fluxul de intrare c˘atre fereastra p˘arinte - de exemplu, dialogul de c˘autare a unui cuvˆant ˆıntr-un fi¸sier, etc. Implicit, o fereastr˘a de dialog este nemodal˘a ¸si invizibil˘a, ˆıns˘a exist˘a constructori care s˘a specifice ¸si ace¸sti parametri. Constructorii clasei Dialog sunt: Dialog(Frame parinte) Dialog(Frame parinte, String titlu) Dialog(Frame parinte, String titlu, boolean modala) Dialog(Frame parinte, boolean modala) Dialog(Dialog parinte) Dialog(Dialog parinte, String titlu) Dialog(Dialog parinte, String titlu, boolean modala)

9.5. FOLOSIREA FERESTRELOR

237

Parametrul ”p˘arinte” reprezint˘a referint¸a la fereastra p˘arinte, ”titlu” reprezint˘a titlul ferestrei iar prin argumentul ”modal˘a” specific˘am dac˘a fereastra de dialog creat˘a va fi modal˘a (true) sau nemodal˘a (false - valoarea implicit˘a). Crearea unei ferestre de dialog este relativ simpla ¸si se realizeaz˘a prin derivarea clasei Dialog. Comunicarea dintre fereastra de dialog ¸si fereastra sa p˘arinte, pentru ca aceasta din urm˘a s˘a poat˘a folosi datele introduse (sau opt¸iunea specificata) ˆın caseta de dialog, se poate realiza folosind una din urm˘atoarele abord˘ari generale: • obiectul care reprezint˘a dialogul poate s˘a trateze evenimentele generate de componentele de pe suprafat¸a s˘a ¸si s˘a seteze valorile unor variabile accesibile ale ferestrei p˘arinte ˆın momentul ˆın care dialogul este ˆıncheiat; • obiectul care creeaz˘a dialogul (fereastra p˘arinte) s˘a se ˆınregistreze ca ascult˘ator al evenimentelor de la butoanele care determin˘a ˆıncheierea dialogului, iar fereastra de dialog s˘a ofere metode publice prin care datele introduse s˘a fie preluate din exterior; S˘a cre˘am, de exemplu, o fereastr˘a de dialog modal˘a pentru introducerea unui ¸sir de caractere. Fereastra principal˘a a aplicatiei va fi p˘arintele casetei de dialog, va primi ¸sirul de caractere introdus ¸si ˆısi va modifica titlul ca fiind acesta. Deschiderea ferestrei de dialog se va face la ap˘asarea unui buton al ferestrei principale numit ”Schimba titlul”. Cele dou˘a ferestre vor ar˘ata ca ˆın imaginile de mai jos: Fereastra principal˘a

Fereastra de dialog

Listing 9.15: Folosirea unei ferestre de dialog import java . awt .*; import java . awt . event .*; // Fereastra principala class FerPrinc extends Frame implements ActionListener {

238

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

public FerPrinc ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new FlowLayout () ) ; setSize (300 , 80) ; Button b = new Button ( " Schimba titlul " ) ; add ( b ) ; b . addActionListener ( this ) ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { FerDialog d = new FerDialog ( this , " Dati titlul " , true ) ; String titlu = d . raspuns ; if ( titlu == null ) return ; setTitle ( titlu ) ; } } // Fereastra de dialog class FerDialog extends Dialog implements ActionListener { public String raspuns = null ; private TextField text ; private Button ok , cancel ; public FerDialog ( Frame parinte , String titlu , boolean modala ) { super ( parinte , titlu , modala ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { raspuns = null ; dispose () ; } }) ; text = new TextField ( " " , 30) ; add ( text , BorderLayout . CENTER ) ; Panel panel = new Panel () ; ok = new Button ( " OK " ) ;

9.5. FOLOSIREA FERESTRELOR

239

cancel = new Button ( " Cancel " ) ; panel . add ( ok ) ; panel . add ( cancel ) ; add ( panel , BorderLayout . SOUTH ) ; pack () ; text . addActionListener ( this ) ; ok . addActionListener ( this ) ; cancel . addActionListener ( this ) ; show () ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { Object sursa = e . getSource () ; if ( sursa == ok || sursa == text ) raspuns = text . getText () ; else raspuns = null ; dispose () ; } } // Clasa principala public class TestDialog { public static void main ( String args []) { FerPrinc f = new FerPrinc ( " Fereastra principala " ) ; f . show () ; } }

9.5.4

Clasa FileDialog

Pachetul java.awt pune la dispozitie ¸si un tip de fereastr˘a de dialog folosit˘a pentru selectarea unui nume de fi¸sier ˆın vederea ˆınc˘arc˘arii sau salv˘arii unui fi¸sier: clasa FileDialog, derivat˘a din Dialog. Instant¸ele acestei clase au un comportament comun dialogurilor de acest tip de pe majoritatea platformelor de lucru, dar forma ˆın care vor fi afi¸sate este specific˘a platformei pe care ruleaz˘a aplicat¸ia. Constructorii clasei sunt: FileDialog(Frame parinte)

240

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

FileDialog(Frame parinte, String titlu) FileDialog(Frame parinte, String titlu, boolean mod) Parametrul ”p˘arinte” reprezint˘a referint¸a ferestrei p˘arinte, ”titlu” reprezint˘a titlul ferestrei iar prin argumentul ”mod” specific˘am dac˘a ˆınc˘arc˘am sau salv˘am un fi¸sier; valorile pe care le poate lua acest argument sunt: • FileDialog.LOAD - pentru ˆınc˘arcare, respectiv • FileDialog.SAVE - pentru salvare. // Dialog pentru incarcarea unui fisier new FileDialog(parinte, "Alegere fisier", FileDialog.LOAD); // Dialog pentru salvarea unui fisier new FileDialog(parinte, "Salvare fisier", FileDialog.SAVE); La crearea unui obiect FileDialog acesta nu este implicit vizibil. Dac˘a afi¸sarea sa se face cu show, caseta de dialog va fi modal˘a. Dac˘a afi¸sarea se face cu setVisible(true), atunci va fi nemodal˘a. Dup˘a selectarea unui fi¸sier ea va fi facut˘a automat invizibil˘a. Pe lˆang˘a metodele mo¸stenite de la superclasa Dialog clasa FileDialog mai cont¸ine metode pentru obt¸inerea numelui fi¸sierului sau directorului selectat getFile, getDirectory, pentru stabilirea unui criteriu de filtrare setFilenameFilter, etc. S˘a consider˘am un exemplu ˆın care vom alege, prin intermediul unui obiect FileDialog, un fi¸sier cu extensia ”java”. Directorul init¸ial este directorul curent, iar numele implicit este TestFileDialog.java. Numele fi¸sierului ales va fi afi¸sat la consol˘a. Listing 9.16: Folosirea unei ferestre de dialog import java . awt .*; import java . awt . event .*; import java . io .*; class FerPrinc extends Frame implements ActionListener { public FerPrinc ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () {

9.5. FOLOSIREA FERESTRELOR

241

public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; Button b = new Button ( " Alege fisier " ) ; add (b , BorderLayout . CENTER ) ; pack () ; b . addActionListener ( this ) ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { FileDialog fd = new FileDialog ( this , " Alegeti un fisier " , FileDialog . LOAD ) ; // Stabilim directorul curent fd . setDirectory ( " . " ) ; // Stabilim numele implicit fd . setFile ( " TestFileDialog . java " ) ; // Specificam filtrul fd . setFilenameFilter ( new FilenameFilter () { public boolean accept ( File dir , String numeFis ) { return ( numeFis . endsWith ( " . java " ) ) ; } }) ; // Afisam fereastra de dialog ( modala ) fd . show () ; System . out . println ( " Fisierul ales este : " + fd . getFile () ) ; } } public class TestFileDialog { public static void main ( String args []) { FerPrinc f = new FerPrinc ( " Fereastra principala " ) ; f . show () ; } }

Clasa FileDialog este folosit˘a mai rar deoarece ˆın Swing exist˘a clasa JFileChooser care ofer˘a mai multe facilit˘a¸ti ¸si prin urmare va constitui prima opt¸iune ˆıntr-o aplicat¸ie cu intefat¸˘a grafic˘a.

242

9.6

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Folosirea meniurilor

Spre deosebire de celelalte obiecte grafice care deriv˘a din clasa Component, componentele unui meniu reprezint˘a instant¸e ale unor clase derivate din superclasa abstract˘a MenuComponent. Aceast˘a except¸ie este facut˘a deoarece unele platforme grafice limiteaz˘a capabilit˘a¸tile unui meniu. Meniurile pot fi grupate ˆın dou˘a categorii: • Meniuri fixe (vizibile permanent): sunt grupate ˆıntr-o bar˘a de meniuri ce cont¸ine cˆate un meniu pentru fiecare intrare a sa. La rˆandul lor, aceste meniuri cont¸in articole ce pot fi selectate, comutatoare sau alte meniuri (submeniuri). O fereastr˘a poate avea un singur meniu fix. • Meniuri de context (popup): sunt meniuri invizbile asociate unei ferestre ¸si care se activeaz˘a uzual prin ap˘asarea butonului drept al mouse-ului. O alt˘a diferent¸˘a fat¸˘a de meniurile fixe const˘a ˆın faptul c˘a meniurile de context nu sunt grupate ˆıntr-o bar˘a de meniuri. In figura de mai jos este pus˘a ˆın evident¸˘a alc˘atuirea unui meniu fix:

Exemplul de mai sus cont¸ine o bar˘a de meniuri format˘a din dou˘a meniuri principale File ¸si Edit. Meniul Edit cont¸ine la rˆandul lui alt meniu (submeniu) Options, articolul Undo ¸si dou˘a comutatoare Bold ¸si Italic. Prin abuz de limbaj, vom referi uneori bara de meniuri a unei ferestre ca fiind meniul ferestrei. In modelul AWT obiectele care reprezint˘a bare de meniuri sunt reprezentate ca instant¸e al clasei MenuBar. Un obiect de tip MenuBar cont¸ine obiecte de tip Menu, care sunt de fapt meniurile derulante propriu-zise. La rˆandul lor, acestea pot cont¸ine obiecte de tip MenuItem, CheckBoxMenuItem, dar ¸si alte obiecte de tip Menu (submeniuri).

9.6. FOLOSIREA MENIURILOR

243

Pentru a putea cont¸ine un meniu, o component˘a trebuie s˘a implementeze interfat¸a MenuContainer. Cel mai adesea, meniurile sunt ata¸sate ferestrelor, mai precis obiectelor de tip Frame, acestea implementˆand interfat¸˘a MenuContainer. Ata¸sarea unei bare de meniuri la o fereastr˘a se face prin metoda addMenuBar a clasei Frame.

9.6.1

Ierarhia claselor ce descriu meniuri

S˘a vedem ˆın continuare care este ierarhia claselor folosite ˆın lucrul cu meniuri ¸si s˘a analiz˘am pe rˆand aceste clase:

Clasa MenuComponent este o clasa abstract˘a din care sunt extinse toate celelalte clase folosite la crearea de meniuri, fiind similar˘a celeilalte superclase abstracte Component. MenuComponent cont¸ine metode cu caracter general, dintre care amintim getName, setName, getFont, setFont, cu sintaxa ¸si semnificat¸iile uzuale.

Clasa MenuBar permite crearea barelor de meniuri asociate unei ferestre cadru de tip Frame, adaptˆand conceptul de bar˘a de meniuri la platforma curent˘a de lucru. Dup˘a cum am mai spus, pentru a lega bara de meniuri la o anumit˘a fereastra trebuie apelat˘a metoda setMenuBar din clasa Frame. // Crearea barei de meniuri MenuBar mb = new MenuBar();

244

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

// Adaugarea meniurilor derulante la bara de meniuri ... // Atasarea barei de meniuri la o fereastra Frame f = new Frame("Fereastra cu meniu"); f.addMenuBar(mb);

Orice articol al unui meniu trebuie s˘a fie o instant¸a a clasei MenuItem. Obiectele acestei clase descriu a¸sadar opt¸iunile individuale ale meniurilor derulante, cum sunt ”Open”, ”Close”, ”Exit”, etc. O instant¸˘a a clasei MenuItem reprezint˘a de fapt un buton sau un comutator, cu o anumit˘a etichet˘a care va ap˘area ˆın meniu, ˆınsot¸it˘a eventual de un accelerator (obiect de tip MenuShortcut) ce reprezint˘a combinat¸ia de taste cu care articolul poate fi apelat rapid (vezi ”Acceleratori”).

Clasa Menu permite crearea unui meniu derulant ˆıntr-o bar˘a de meniuri. Opt¸ional, un meniu poate fi declarat ca fiind tear-off, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a poate fi deschis ¸si deplasat cu mouse-ul (dragged) ˆıntr-o alt˘a pozit¸ie decˆat cea original˘a (”rupt” din pozit¸ia sa). Acest mecanism este dependent de platform˘a ¸si poate fi ignorat pe unele dintre ele. Fiecare meniu are o etichet˘a, care este de fapt numele s˘au ce va fi afi¸sat pe bara de meniuri. Articolele dintr-un meniu trebuie s˘a apart¸in˘a clasei MenuItem, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a pot fi instant¸e ale uneia din clasele MenuItem, Menu sau CheckboxMenuItem.

Clasa CheckboxMenuItem implementeaz˘a ˆıntr-un meniu articole de tip comutator - care au dou˘a st˘ari logice (validat/nevalidat), act¸ionarea articolului determinˆand trecerea sa dintr-o stare ˆın alta. La validarea unui comutator ˆın dreptul etichetei sale va fi afi¸sat un simbol grafic care indic˘a acest lucru; la invalidarea sa, simbolul grafic respectiv va disp˘area. Clasa CheckboxMenuItem are aceea¸si funct¸ionalitate cu cea a casetelor de validare de tip Checkbox, ambele implementˆand interfat¸a ItemSelectable.

9.6. FOLOSIREA MENIURILOR

245

S˘a vedem ˆın continuare cum ar ar˘ata un program care construie¸ste un meniu ca ˆın figura prezentat˘a anterior:

Listing 9.17: Crearea unui meniu import java . awt .*; import java . awt . event .*; public class TestMenu { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Test Menu " ) ; MenuBar mb = new MenuBar () ; Menu fisier = new Menu ( " File " ) ; fisier . add ( new MenuItem ( " Open " ) ) ; fisier . add ( new MenuItem ( " Close " ) ) ; fisier . addSeparator () ; fisier . add ( new MenuItem ( " Exit " ) ) ; Menu optiuni = new Menu ( " Options " ) ; optiuni . add ( new MenuItem ( " Copy " ) ) ; optiuni . add ( new MenuItem ( " Cut " ) ) ; optiuni . add ( new MenuItem ( " Paste " ) ) ; Menu editare = new Menu ( " Edit " ) ; editare . add ( new MenuItem ( " Undo " ) ) ; editare . add ( optiuni ) ; editare . addSeparator () ; editare . add ( new CheckboxMenuItem ( " Bold " ) ) ; editare . add ( new CheckboxMenuItem ( " Italic " ) ) ; mb . add ( fisier ) ; mb . add ( editare ) ; f . setMenuBar ( mb ) ; f . setSize (200 , 100) ; f . show () ; } }

246

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

9.6.2

Tratarea evenimentelor generate de meniuri

La alegerea unei opt¸iuni dintr-un meniu se genereaz˘a fie un eveniment de tip ActionEvent dac˘a articolul respectiv este de tip MenuItem, fie ItemEvent pentru comutatoarele CheckboxMenuItem. A¸sadar, pentru a activa opt¸iunile unui meniu trebuie implementate interfat¸ele ActionListener sau/¸si ItemListener ˆın cadrul obiectelor care trebuie s˘a specifice codul ce va fi executat la alegerea unei opt¸iuni ¸si implementate metodele actionPerformed, respectiv itemStatChanged. Fiec˘arui meniu ˆıi putem asocia un obiect receptor diferit, ceea ce u¸sureaz˘a munca ˆın cazul ˆın care ierarhia de meniuri este complex˘a. Pentru a realiza leg˘atura ˆıntre obiectul meniu ¸si obiectul de tip listener trebuie s˘a adaug˘am receptorul ˆın lista de ascult˘atori a meniului respectiv, ˆıntocmai ca pe orice component˘a, folosind metodele addActionListener, respectiv addItemListener. A¸sadar, tratarea evenimentelor generate de obiecte de tip MenuItem este identic˘a cu tratarea butoanelor, ceea ce face posibil ca unui buton de pe suprafat¸a de afi¸sare s˘a ˆıi corespund˘a o opt¸iune dintr-un meniu, ambele cu acela¸si nume, tratarea evenimentului corespunz˘ator ap˘asarii butonului, sau alegerii opt¸iunii, f˘acˆandu-se o singur˘a dat˘a ˆıntr-o clas˘a care este ˆınregistrat˘a ca receptor atˆat la buton cˆat ¸si la meniu. Obiectele de tip CheckboxMenuItem tip se g˘asesc ˆıntr-o categorie comun˘a cu List, Choice, CheckBox, toate implementˆand interfat¸a ItemSelectable ¸si deci tratarea lor va fi f˘acut˘a la fel. Tipul de operatie selectare / deselectare este codificat ˆın evenimentul generat de cˆampurile statice ItemEvent.SELECTED ¸si ItemEvent.DESELECTED. Listing 9.18: Tratarea evenimentelor unui meniu import java . awt .*; import java . awt . event .*; public class TestMenuEvent extends Frame implements ActionListener , ItemListener { public TestMenuEvent ( String titlu ) { super ( titlu ) ; MenuBar mb = new MenuBar () ; Menu test = new Menu ( " Test " ) ; CheckboxMenuItem check = new CheckboxMenuItem ( " Check me " ) ;

9.6. FOLOSIREA MENIURILOR

247

test . add ( check ) ; test . addSeparator () ; test . add ( new MenuItem ( " Exit " ) ) ; mb . add ( test ) ; setMenuBar ( mb ) ; Button btnExit = new Button ( " Exit " ) ; add ( btnExit , BorderLayout . SOUTH ) ; setSize (300 , 200) ; show () ; test . addActionListener ( this ) ; check . addItemListener ( this ) ; btnExit . addActionListener ( this ) ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { // Valabila si pentru meniu si pentru buton String command = e . getActionCommand () ; if ( command . equals ( " Exit " ) ) System . exit (0) ; } public void itemStateChanged ( ItemEvent e ) { if ( e . getStateChange () == ItemEvent . SELECTED ) setTitle ( " Checked ! " ) ; else setTitle ( " Not checked ! " ) ; } public static void main ( String args []) { TestMenuEvent f = new TestMenuEvent ( " Tratare evenimente meniuri " ) ; f . show () ; } }

9.6.3

Meniuri de context (popup)

Au fost introduse ˆıncepˆand cu AWT 1.1 ¸si sunt implementate prin intermediul clasei PopupMenu, subclas˘a direct˘a a clasei Menu. Sunt meniuri invizibile care sunt activate uzual prin ap˘asarea butonului drept al mouse-ului, fiind

248

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

afi¸sate la pozit¸ia la care se g˘asea mouse-ul ˆın momentul ap˘as˘arii butonului s˘au drept. Metodele de ad˘augare a articolelor unui meniu de context sunt mo¸stenite ˆıntocmai de la meniurile fixe. PopupMenu popup = new PopupMenu("Options"); popup.add(new MenuItem("New")); popup.add(new MenuItem("Edit")); popup.addSeparator(); popup.add(new MenuItem("Exit")); Afi¸sarea meniului de context se face prin metoda show: popup.show(Component origine, int x, int y) ¸si este de obicei rezultatul ap˘asarii unui buton al mouse-ului, pentru a avea acces rapid la meniu. Argumentul ”origine” reprezint˘a componenta fat¸˘a de originile c˘areia se va calcula pozit¸ia de afi¸sare a meniului popup. De obicei, reprezint˘a instant¸a ferestrei ˆın care se va afi¸sa meniul. Deoarece interact¸iunea cu mouse-ul este dependent˘a de platforma de lucru, exist˘a o metod˘a care determin˘a dac˘a un eveniment de tip MouseEvent poate fi responsabil cu deschiderea unui meniu de context. Aceasta este isPopupTrigger ¸si este definit˘a ˆın clasa MouseEvent. Pozit¸ionarea ¸si afi¸sarea meniului este ˆıns˘a responsabilitatea programatorului. Meniurile de context nu se adaug˘a la un alt meniu (bar˘a sau sub-meniu) ci se ata¸seaz˘a la o component˘a (de obicei la o fereastr˘a) prin metoda add a acesteia. In cazul cˆand avem mai multe meniuri popup pe care vrem s˘a le folosim ˆıntr-o fereastr˘a, trebuie s˘a le definim pe toate ¸si, la un moment dat, vom ad˘auga ferestrei meniul corespunz˘ator dup˘a care ˆıl vom face vizibil. Dup˘a ˆınchiderea acestuia, vom ”rupe” leg˘atura ˆıntre fereastr˘a ¸si meniu prin instruct¸iunea remove: fereastra.add(popup1); ... fereastra.remove(popup1); fereastra.add(popup2); In exemplul de mai jos, vom crea un meniu de contex pe care ˆıl vom activa la ap˘asarea butonului drept al mouse-ului pe suprafat¸a ferestrei principale. Tratarea evenimentelor generate de un meniu popup se realizeaz˘a identic ca pentru meniurile fixe.

9.6. FOLOSIREA MENIURILOR Listing 9.19: Folosirea unui meniu de context (popup) import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ActionListener { // Definim meniul popup al ferestrei private PopupMenu popup ; // Pozitia meniului va fi relativa la fereastra private Component origin ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; origin = this ; this . addWindowListener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; this . addMouseListener ( new MouseAdapter () { public void mousePressed ( MouseEvent e ) { if ( e . isPopupTrigger () ) popup . show ( origin , e . getX () , e . getY () ) ; } public void mouseReleased ( MouseEvent e ) { if ( e . isPopupTrigger () ) popup . show ( origin , e . getX () , e . getY () ) ; } }) ; setSize (300 , 300) ; // Cream meniul popup popup = new PopupMenu ( " Options " ) ; popup . add ( new MenuItem ( " New " ) ) ; popup . add ( new MenuItem ( " Edit " ) ) ; popup . addSeparator () ; popup . add ( new MenuItem ( " Exit " ) ) ; add ( popup ) ; // atasam meniul popup ferestrei popup . addActionListener ( this ) ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { String command = e . getActionCommand () ; if ( command . equals ( " Exit " ) ) System . exit (0) ;

249

250

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

} } public class TestPopupMenu { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " PopupMenu " ) ; f . show () ; } }

9.6.4

Acceleratori (Clasa MenuShortcut)

Pentru articolele unui menu este posibil˘a specificarea unor combinat¸ii de taste numite acceleratori (shortcuts) care s˘a permit˘a accesarea direct˘a, prin intermediul tastaturii, a opt¸iunilor dintr-un meniu. Astfel, oric˘arui obiect de tip MenuItem ˆıi poate fi asociat un obiect de tip accelerator, definit prin intermediul clasei MenuShortcut. Singurele combinat¸ii de taste care pot juca rolul acceleratorilor sunt: Ctrl + Tasta sau Ctrl + Shift + Tasta. Atribuirea unui accelerator la un articol al unui meniu poate fi realizat˘a prin constructorul obiectelor de tip MenuItem ˆın forma: MenuItem(String eticheta, MenuShortcut accelerator), ca ˆın exemplele de mai jos: // Ctrl+O new MenuItem("Open", new MenuShortcut(KeyEvent.VK_O)); // Ctrl+P new MenuItem("Print", new MenuShortcut(’p’)); // Ctrl+Shift+P new MenuItem("Preview", new MenuShortcut(’p’), true);

9.7

Folosirea componentelor AWT

In continuare vor fi date exemple de folosire ale componentelor AWT, ˆın care s˘a fie puse ˆın evidentt¸˘a cˆat mai multe din particularit˘a¸tile acestora, precum ¸si modul de tratare a evenimentelor generate.

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

9.7.1

251

Clasa Label

Un obiect de tip Label (etichet˘a) reprezint˘a o component˘a pentru plasarea unui text pe o suprafat¸a de afi¸sare. O etichet˘a este format˘a dintr-o singur˘a linie de text static ce nu poate fi modificat de c˘atre utilizator, dar poate fi modificat din program.

Listing 9.20: Folosirea clasei Label import java . awt .*; public class TestLabel { public static void main ( String args []) { Frame f = new Frame ( " Label " ) ; Label nord , sud , est , vest , centru ; nord = new Label ( " Nord " , Label . CENTER ) ; nord . setForeground ( Color . blue ) ; sud = new Label ( " Sud " , Label . CENTER ) ; sud . setForeground ( Color . red ) ; vest = new Label ( " Vest " , Label . LEFT ) ; vest . setFont ( new Font ( " Dialog " , Font . ITALIC , 14) ) ; est = new Label ( " Est " , Label . RIGHT ) ; est . setFont ( new Font ( " Dialog " , Font . ITALIC , 14) ) ; centru = new Label ( " Centru " , Label . CENTER ) ; centru . setBackground ( Color . yellow ) ; centru . setFont ( new Font ( " Arial " , Font . BOLD , 20) ) ; f . add ( nord , BorderLayout . NORTH ) ; f . add ( sud , BorderLayout . SOUTH ) ; f . add ( est , BorderLayout . EAST ) ; f . add ( vest , BorderLayout . WEST ) ;

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

252

f . add ( centru , BorderLayout . CENTER ) ; f . pack () ; f . show () ; } }

9.7.2

Clasa Button

Un obiect de tip Button reprezint˘a o component˘a pentru plasarea unui buton etichetat pe o suprafat¸a de afi¸sare. Textul etichetei este format dintr-o singur˘a linie.

Listing 9.21: Folosirea clasei Button import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ActionListener { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( null ) ; setSize (200 , 120) ; Button b1 = new Button ( " OK " ) ; b1 . setBounds (30 , 30 , 50 , 70) ; b1 . setFont ( new Font ( " Arial " , Font . BOLD , 14) ) ;

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

253

b1 . setBackground ( Color . orange ) ; add ( b1 ) ; Button b2 = new Button ( " Cancel " ) ; b2 . setBounds (100 , 30 , 70 , 50) ; b2 . setForeground ( Color . blue ) ; add ( b2 ) ; b1 . addActionListener ( this ) ; b2 . addActionListener ( this ) ; } // Metoda interfetei ActionListener public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { String command = e . getActionCommand () ; System . out . println ( e ) ; if ( command . equals ( " OK " ) ) setTitle ( " Confirmare ! " ) ; else if ( command . equals ( " Cancel " ) ) setTitle ( " Anulare ! " ) ; } } public class TestButton { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Button " ) ; f . show () ; } }

9.7.3

Clasa Checkbox

Un obiect de tip Checkbox (comutator) reprezint˘a o component˘a care se poate g˘asi ˆın dou˘a st˘ari: ”selectat˘a” sau ”neselectat˘a” (on/off). Act¸iunea utilizatorului asupra unui comutator ˆıl trece pe acesta ˆın starea complementar˘a celei ˆın care se g˘asea. Este folosit pentru a prelua o anumit˘a opt¸iune de la utilizator.

254

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Listing 9.22: Folosirea clasei Checkbox import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ItemListener { private Label label1 , label2 ; private Checkbox cbx1 , cbx2 , cbx3 ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new GridLayout (5 , 1) ) ; label1 = new Label ( " Ingrediente Pizza : " , Label . CENTER ) ; label1 . setBackground ( Color . orange ) ; label2 = new Label ( " " ) ; label2 . setBackground ( Color . lightGray ) ; cbx1 = new Checkbox ( " cascaval " ) ; cbx2 = new Checkbox ( " sunca " ) ; cbx3 = new Checkbox ( " ardei " ) ; add ( label1 ) ; add ( label2 ) ; add ( cbx1 ) ; add ( cbx2 ) ; add ( cbx3 ) ;

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

255

setSize (200 , 200) ; cbx1 . addItemListener ( this ) ; cbx2 . addItemListener ( this ) ; cbx3 . addItemListener ( this ) ; } // Metoda interfetei ItemListener public void itemStateChanged ( ItemEvent e ) { StringBuffer ingrediente = new StringBuffer () ; if ( cbx1 . getState () == true ) ingrediente . append ( " cascaval " ) ; if ( cbx2 . getState () == true ) ingrediente . append ( " sunca " ) ; if ( cbx3 . getState () == true ) ingrediente . append ( " ardei " ) ; label2 . setText ( ingrediente . toString () ) ; } } public class TestCheckbox { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Checkbox " ) ; f . show () ; } }

9.7.4

Clasa CheckboxGroup

Un obiect de tip CheckboxGroup define¸ste un grup de comutatoare din care doar unul poate fi selectat. Uzual, aceste componente se mai numesc butoane radio. Aceast˘a clas˘a nu este derivat˘a din Component, oferind doar o modalitate de grupare a componentelor de tip Checkbox.

256

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Listing 9.23: Folosirea clasei CheckboxGroup import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ItemListener { private Label label1 , label2 ; private Checkbox cbx1 , cbx2 , cbx3 ; private CheckboxGroup cbg ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new GridLayout (5 , 1) ) ; label1 = new Label ( " Alegeti postul TV " , Label . CENTER ) ; label1 . setBackground ( Color . orange ) ; label2 = new Label ( " " , Label . CENTER ) ; label2 . setBackground ( Color . lightGray ) ; cbg = new CheckboxGroup () ; cbx1 = new Checkbox ( " HBO " , cbg , false ) ; cbx2 = new Checkbox ( " Discovery " , cbg , false ) ; cbx3 = new Checkbox ( " MTV " , cbg , false ) ; add ( label1 ) ; add ( label2 ) ; add ( cbx1 ) ;

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

257

add ( cbx2 ) ; add ( cbx3 ) ; setSize (200 , 200) ; cbx1 . addItemListener ( this ) ; cbx2 . addItemListener ( this ) ; cbx3 . addItemListener ( this ) ; } // Metoda interfetei ItemListener public void itemStateChanged ( ItemEvent e ) { Checkbox cbx = cbg . getS e lec ted Che ck box () ; if ( cbx != null ) label2 . setText ( cbx . getLabel () ) ; } } public class TestCheckboxGroup { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " CheckboxGroup " ) ; f . show () ; } }

9.7.5

Clasa Choice

Un obiect de tip Choice define¸ste o list˘a de opt¸iuni din care utilizatorul poate selecta una singur˘a. La un moment dat, din ˆıntreaga list˘a doar o singur˘a opt¸iune este vizibil˘a, cea selectat˘a ˆın momentul curent. O component˘a Choice este ˆınsot¸it˘a de un buton etichetat cu o sageat˘a vertical˘a la ap˘asarea c˘aruia este afi¸sat˘a ˆıntreaga sa list˘a de elemente, pentru ca utilizatorul s˘a poat˘a selecta o anumit˘a opt¸iune.

258

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA Listing 9.24: Folosirea clasei Choice

import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ItemListener { private Label label ; private Choice culori ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new GridLayout (4 , 1) ) ; label = new Label ( " Alegeti culoarea " ) ; label . setBackground ( Color . red ) ; culori = new Choice () ; culori . add ( " Rosu " ) ; culori . add ( " Verde " ) ; culori . add ( " Albastru " ) ; culori . select ( " Rosu " ) ; add ( label ) ; add ( culori ) ; setSize (200 , 100) ; culori . addItemListener ( this ) ; } // Metoda interfetei ItemListener public void itemStateChanged ( ItemEvent e ) { switch ( culori . getSelectedIndex () ) { case 0: label . setBackground ( Color . red ) ; break ; case 1: label . setBackground ( Color . green ) ; break ; case 2: label . setBackground ( Color . blue ) ;

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

259

} } } public class TestChoice { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Choice " ) ; f . show () ; } }

9.7.6

Clasa List

Un obiect de tip List define¸ste o list˘a de opt¸iuni care poate fi setat˘a astfel ˆıncˆat utilizatorul s˘a poat˘a selecta o singur˘a opt¸iune sau mai multe. Toate elementele listei sunt vizibile ˆın limita dimensiunilor grafice ale componentei.

Listing 9.25: Folosirea clasei List import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements ItemListener { private Label label ; private List culori ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowListener ( new WindowAdapter () {

260

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new GridLayout (2 , 1) ) ; label = new Label ( " Alegeti culoarea " , Label . CENTER ) ; label . setBackground ( Color . red ) ; culori = new List (3) ; culori . add ( " Rosu " ) ; culori . add ( " Verde " ) ; culori . add ( " Albastru " ) ; culori . select (3) ; add ( label ) ; add ( culori ) ; setSize (200 , 200) ; culori . addItemListener ( this ) ;

} // Metoda interfetei ItemListener public void itemStateChanged ( ItemEvent e ) { switch ( culori . getSelectedIndex () ) { case 0: label . setBackground ( Color . red ) ; break ; case 1: label . setBackground ( Color . green ) ; break ; case 2: label . setBackground ( Color . blue ) ; } } } public class TestList { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " List " ) ; f . show () ; } }

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

9.7.7

261

Clasa ScrollBar

Un obiect de tip Scrollbar define¸ste o bar˘a de defilare pe vertical˘a sau orizontal˘a. Este util˘a pentru punerea la dispozit¸ia utilizatorului a unei modalit˘a¸ti sugestive de a alege o anumit˘a valoare dintr-un interval.

Listing 9.26: Folosirea clasei ScrollBar import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements Ad ju st me nt Lis te ne r { private Scrollbar scroll ; private Label valoare ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowListener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new GridLayout (2 , 1) ) ; valoare = new Label ( " " , Label . CENTER ) ; valoare . setBackground ( Color . lightGray ) ; scroll = new Scrollbar ( Scrollbar . HORIZONTAL , 0 , 1 , 0 , 101) ; add ( valoare ) ; add ( scroll ) ; setSize (200 , 80) ; scroll . add Adjus tmen tLis t e n e r ( this ) ; } // Metoda interfetei Adju st me ntL is te ne r

262

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

public void ad ju st m e n t V a lu eC ha n g e d ( AdjustmentEvent e ) { valoare . setText ( scroll . getValue () + " % " ) ; } } public class TestScrollbar { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Scrollbar " ) ; f . show () ; } }

9.7.8

Clasa ScrollPane

Un obiect de tip ScrollPane permite ata¸sarea unor bare de defilare (orizontal˘a ¸ssi/sau vertical˘a) oric˘arei componente grafice. Acest lucru este util pentru acele componente care nu au implementat˘a funct¸ionalitatea de defilare automat˘a, cum ar fi listele (obiecte din clasa List).

Listing 9.27: Folosirea clasei ScrollPane import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame { private ScrollPane sp ; private List list ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ;

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

263

} }) ; list = new List (7) ; list . add ( " Luni " ) ; list . add ( " Marti " ) ; list . add ( " Miercuri " ) ; list . add ( " Joi " ) ; list . add ( " Vineri " ) ; list . add ( " Sambata " ) ; list . add ( " Duminica " ) ; list . select (1) ; sp = new ScrollPane ( ScrollPane . SC ROLLBAR S_ALWAY S ) ; sp . add ( list ) ; add ( sp , BorderLayout . CENTER ) ; setSize (200 , 200) ; } } public class TestScrollPane { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " ScrollPane " ) ; f . show () ; } }

9.7.9

Clasa TextField

Un obiect de tip TextField define¸ste un control de editare a textului pe o singur˘a linie. Este util pentru interogarea utilizatorului asupra unor valori.

264

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA Listing 9.28: Folosirea clasei TextField

import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Fereastra extends Frame implements TextListener { private TextField nume , parola ; private Label acces ; private static final String UID = " Duke " , PWD = " java " ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setLayout ( new GridLayout (3 , 1) ) ; setBackground ( Color . lightGray ) ; nume = new TextField ( " " , 30) ; parola = new TextField ( " " , 10) ; parola . setEchoChar ( ’* ’) ; Panel p1 = new Panel () ; p1 . setLayout ( new FlowLayout ( FlowLayout . LEFT ) ) ; p1 . add ( new Label ( " Nume : " ) ) ; p1 . add ( nume ) ; Panel p2 = new Panel () ; p2 . setLayout ( new FlowLayout ( FlowLayout . LEFT ) ) ; p2 . add ( new Label ( " Parola : " ) ) ; p2 . add ( parola ) ; acces = new Label ( " Introduceti numele si parola ! " , Label . CENTER ) ; add ( p1 ) ; add ( p2 ) ; add ( acces ) ; setSize (350 , 100) ; nume . addTextListener ( this ) ; parola . addTextListener ( this ) ; }

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT

265

// Metoda interfetei TextListener public void textValueChanged ( TextEvent e ) { if ( nume . getText () . length () == 0 || parola . getText () . length () == 0) { acces . setText ( " " ) ; return ; } if ( nume . getText () . equals ( UID ) && parola . getText () . equals ( PWD ) ) acces . setText ( " Acces permis ! " ) ; else acces . setText ( " Acces interzis ! " ) ; } } public class TestTextField { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " TextField " ) ; f . show () ; } }

9.7.10

Clasa TextArea

Un obiect de tip TextArea define¸ste un control de editare a textului pe mai multe linii. Este util pentru editarea de texte, introducerea unor comentarii, etc .

Listing 9.29: Folosirea clasei TextArea import java . awt .*;

266

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

import java . awt . event .*; import java . io .*; class Fereastra extends Frame implements TextListener , ActionListener { private TextArea text ; private TextField nume ; private Button salvare ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowList ener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; setBackground ( Color . lightGray ) ; text = new TextArea ( " " , 30 , 10 , TextArea . S C RO L L BA R S _ VE R T I C A L _ O N L Y ) ; nume = new TextField ( " " , 12) ; salvare = new Button ( " Salveaza text " ) ; salvare . setEnabled ( false ) ; Panel fisier = new Panel () ; fisier . add ( new Label ( " Fisier : " ) ) ; fisier . add ( nume ) ; add ( fisier , BorderLayout . NORTH ) ; add ( text , BorderLayout . CENTER ) ; add ( salvare , BorderLayout . SOUTH ) ; setSize (300 , 200) ; text . addTextListener ( this ) ; salvare . addActionLi stener ( this ) ; } // Metoda interfetei TextListener public void textValueChanged ( TextEvent e ) { if ( text . getText () . length () == 0 || nume . getText () . length () == 0) salvare . setEnabled ( false ) ; else salvare . setEnabled ( true ) ;

9.7. FOLOSIREA COMPONENTELOR AWT } // Metoda interfetei ActionListener public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { String continut = text . getText () ; try { PrintWriter out = new PrintWriter ( new FileWriter ( nume . getText () ) ) ; out . print ( continut ) ; out . close () ; text . requestFocus () ; } catch ( IOException ex ) { ex . printStackTrace () ; } } } public class TestTextArea { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " TextArea " ) ; f . show () ; } }

267

268

˘ CU UTILIZATORUL CAPITOLUL 9. INTERFAT ¸ A GRAFICA

Capitolul 10 Desenarea 10.1

Conceptul de desenare

Un program Java care are interfat¸˘a grafic˘a cu utilizatorul trebuie s˘a deseneze pe ecran toate componentele sale care au o reprezentare vizual˘a. Aceast˘a desenare include componentele standard folosite ˆın aplicat¸ie precum ¸si cele definite de c˘atre programator. Desenarea componentelor se face automat ¸si este un proces care se execut˘a ˆın urm˘atoarele situat¸ii: • la afi¸sarea pentru prima dat˘a a unei componente; • la operat¸ii de minimizare, maximizare, redimensionare a suprafet¸ei de afi¸sare; • ca r˘aspuns al unei solicit˘ari explicite a programului. Metodele care controleaz˘a procesul de desenare se g˘asesc ˆın clasa Component ¸si sunt urm˘atoarele: • void paint(Graphics g) - Deseneaz˘a o component˘a. Este o metod˘a supradefinit˘a de fiecare component˘a ˆın parte pentru a furniza reprezentarea sa grafic˘a specific˘a. Metoda este apelat˘a de fiecare dat˘a cˆand cont¸inutul componentei trebuie desenat sau redesenat ¸si nu va fi apelat˘a explicit. • void update(Graphics g) - Actualizeaz˘a starea grafic˘a a unei componente. Act¸iunea acestei metode se realizeaz˘a ˆın trei pa¸si: 1. ¸sterge componenta prin supradesenarea ei cu culoarea fundalului; 269

270

CAPITOLUL 10. DESENAREA 2. stabile¸ste culoarea (foreground) a componentei; 3. apeleaz˘a metoda paint pentru a redesena componenta.

• void repaint() - Execut˘a explicit un apel al metodei update pentru a actualiza reprezentarea grafic˘a a unei componente. Dup˘a cum se observ˘a, singurul argument al metodelor paint ¸si update este un obiect de tip Graphics. Acesta reprezint˘a contextul grafic ˆın care se execut˘a desenarea componentelor (vezi ”Contextul grafic de desenare - clasa Graphics”).

Atent¸ie Toate desenele care trebuie s˘a apar˘a pe o suprafat¸a de desenare se realizeaz˘a ˆın metoda paint a unei componente, ˆın general apelat˘a automat sau explicit cu metoda repaint ori de cˆate ori componenta respectiv˘a trebuie redesenat˘a. Exist˘a posibilitatea de a desena ¸si ˆın afara metodei paint, ˆıns˘a aceste desene se vor pierde la prima operat¸ie de minimizare, maximizare, redimensionare a suprafet¸ei de afi¸sare.

10.1.1

Metoda paint

Dup˘a cum am spus, toate desenele care trebuie s˘a apar˘a pe o suprafat¸˘a de afi¸sare se realizeaz˘a ˆın metoda paint a unei componente. Metoda paint este definit˘a ˆın superclasa Component ˆıns˘a nu are nici o implementare ¸si, din acest motiv, orice obiect grafic care dore¸ste s˘a se deseneze trebuie s˘a o supradefineasc˘a pentru a-¸si crea propria sa reprezentare. Componentele standard AWT au deja supradefinit˘a aceast˘a metod˘a deci nu trebuie s˘a ne preocupe desenarea lor, ˆıns˘a putem modifica reprezentarea lor grafic˘a prin crearea unei subclase ¸si supradefinirea metodei paint, avˆand ˆıns˘a grij˘a s˘a apel˘am ¸si metoda superclasei care se ocup˘a cu desenarea efectiv˘a a componentei. In exemplul de mai jos, redefinim metoda paint pentru un obiect de tip Frame, pentru a crea o clas˘a ce instant¸iaz˘a ferestre pentru o aplicat¸ie demonstrativ˘a (ˆın colt¸ul stˆanga sus este afi¸sat textul ”Aplicatie DEMO”).

10.1. CONCEPTUL DE DESENARE

271

Listing 10.1: Supradefinirea metodei paint import java . awt .*; class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setSize (200 , 100) ; } public void paint ( Graphics g ) { // Apelam metoda paint a clasei Frame super . paint ( g ) ; g . setFont ( new Font ( " Arial " , Font . BOLD , 11) ) ; g . setColor ( Color . red ) ; g . drawString ( " Aplicatie DEMO " , 5 , 35) ; } } public class TestPaint { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test paint " ) ; f . show () ; } }

Observat¸i c˘a la orice redimensionare a ferestrei textul ”Aplicatie DEMO” va fi redesenat. Dac˘a desenarea acestui text ar fi fost facut˘a oriunde ˆın alt˘a parte decˆat ˆın metoda paint, la prima redimensionare a ferestrei acesta s-ar pierde. A¸sadar, desenarea ˆın Java trebuie s˘a se fac˘a doar ˆın cadrul metodelor paint ale componentelor grafice.

10.1.2

Suprafet¸e de desenare - clasa Canvas

In afara posibilit˘a¸tii de a utiliza componente grafice standard, Java ofer˘a ¸si posibilitatea controlului la nivel de punct (pixel) pe dispozitivul grafic, respectiv desenarea a diferite forme grafice direct pe suprafat¸a unei componente. De¸si este posibil, ˆın general nu se deseneaz˘a la nivel de pixel direct pe suprafat¸a ferestrelor sau a altor containere, ci vor fi folosite clase dedicate acestui scop. In AWT a fost definit un tip special de component˘a numit˘a Canvas (pˆanz˘a de pictor), al c˘arei scop este de a fi extins˘a pentru a implementa

272

CAPITOLUL 10. DESENAREA

obiecte grafice cu o anumit˘a ˆınf˘a¸ti¸sare. A¸sadar, Canvas este o clas˘a generic˘a din care se deriveaz˘a subclase pentru crearea suprafet¸elor de desenare (plan¸se). Plan¸sele nu pot cont¸ine alte componente grafice, ele fiind utilizate doar ca suprafet¸e de desenat sau ca fundal pentru animat¸ie. Desenarea pe o plan¸sa se face prin supradefinirea metodei paint a acesteia. Concret, o plan¸s˘a este o suprafat¸˘a dreptunghiular˘a de culoare alb˘a, pe care se poate desena. Dimensiunile sale implicite sunt 0 ¸si, din acest motiv, este recomandat ca o plan¸sa s˘a redefineasca metoda getPreferredSize, eventual ¸si getMinimumSize, getMaximumSize, deoarece acestea vor fi apelate de c˘atre gestionarii de pozit¸ionare. Etapele uzuale care trebuie parcurse pentru crearea unui desen, sau mai bine zis a unei componente cu o anumit˘a ˆınf˘a¸ti¸sare, sunt: • crearea unei plan¸se de desenare, adic˘a o subclas˘a a lui Canvas; • redefinirea metodei paint din clasa respectiv˘a; • redefinirea metodelor getPreferredSize, eventual getMinimumSize, getMaximumSize; • ad˘augarea plan¸sei pe un container cu metoda add. • tratarea evenimentelor de tip FocusEvent, KeyEvent, MouseEvent, ComponentEvent, dac˘a este cazul. Definirea generic˘a a unei plan¸se are urm˘atorul format: class Plansa extends Canvas implements ...Listener { //Eventual, unul sau mai multi constructori public Plansa() { ... } // Metode de desenare a componentei public void paint(Graphics g) { ... } // Metodele folosite de gestionarii de pozitionare public Dimension getPreferredSize() { // Dimensiunea implicita a plansei

10.1. CONCEPTUL DE DESENARE

273

return ...; } public Dimension getMinimumSize() { return ... } public Dimension getMaximumSize() { return ... } // Implementarea metodelor interfetelor de tip Listener ... } S˘a definim o plan¸s˘a pe care desen˘am un p˘atrat ¸si cercul s˘au circumscris, colorate diferite. La fiecare click de mouse, vom interschimba cele dou˘a culori ˆıntre ele. Listing 10.2: Folosirea clasei Canvas import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Plansa extends Canvas { Dimension dim = new Dimension (100 , 100) ; private Color color [] = { Color . red , Color . blue }; private int index = 0; public Plansa () { this . addMouseListener ( new MouseAdapter () { public void mouseClicked ( MouseEvent e ) { index = 1 - index ; repaint () ; } }) ; } public void paint ( Graphics g ) { g . setColor ( color [ index ]) ; g . drawRect (0 , 0 , dim . width , dim . height ) ; g . setColor ( color [1 - index ]) ; g . fillOval (0 , 0 , dim . width , dim . height ) ; } public Dimension getPreferredSize () {

274

CAPITOLUL 10. DESENAREA return dim ;

} } class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setSize (200 , 200) ; add ( new Plansa () , BorderLayout . CENTER ) ; } } public class TestCanvas { public static void main ( String args []) { new Fereastra ( " Test Canvas " ) . show () ; } }

10.2

Contextul grafic de desenare

Inainte ca utilizatorul s˘a poat˘a desena, el trebuie s˘a obt¸in˘a un context grafic de desenare pentru suprafat¸a c˘areia ˆıi apart¸ine regiunea pe care se va desena. Un context grafic este, de fapt, un obiect prin intermediul c˘aruia putem controla procesul de desenare a unui obiect. In general, desenarea se poate face: • pe o port¸iune de ecran, • la imprimant˘a sau • ˆıntr-o zon˘a virtual˘a de memorie. Un context grafic este specificat prin intermediul unui obiect de tip Graphics primit ca parametru ˆın metodele paint ¸si update. In funct¸ie de dispozitivul fizic pe care se face afi¸sarea (ecran, imprimant˘a, plotter, etc) metodele de desenare au implement˘ari interne diferite, transparente utilizatorului. Clasa Graphics pune la dispozit¸ie metode pentru: • primitive grafice: desenarea de figuri geometrice, texte ¸si imagini • stabilirea propriet˘a¸tilor contextului grafic, adic˘a stabilirea:

10.2. CONTEXTUL GRAFIC DE DESENARE

275

– culorii ¸si fontului curente cu care se face desenarea, – originii coordonatelor suprafet¸ei de desenare, – suprafet¸ei ˆın care sunt vizibile componentelor desenate, – modului de desenare.

10.2.1

Propriet˘ a¸tile contextului grafic

La orice tip de desenare parametrii legat¸i de culoare, font, etc. vor fi specificat¸i pentru contextul grafic ˆın care se face desenarea ¸si nu vor fi trimi¸si ca argumente metodelor respective de desenare. In continuare, enumer˘am aceste propriet˘a¸ti ¸si metodele asociate lor din clasa Graphics. Proprietate Culoarea de desenare

Metode Color getColor() void setColor(Color c) Fontul de scriere a textelor Font getFont() void setFont(Font f) Originea coordonatelor translate(int x, int y) Zona de decupare Shape getClip() (zona ˆın care sunt vizibile desenele) void setClip(Shape s) Modul de desenare void setXorMode(Color c) void setPaintMode(Color c)

10.2.2

Primitive grafice

Prin primitive grafice ne vom referi ˆın continuare la metodele clasei Graphics, care permit desenarea de figuri geometrice ¸si texte. Desenarea textelor se face cu uzual cu metoda drawString care prime¸ste ca argumente un ¸sir ¸si colt¸ul din stˆanga-jos al textului. Textul va fi desenat cu fontul ¸si culoarea curente ale contextului grafic. // Desenam la coordonatele x=10, y=20; drawString("Hello", 10, 20); Desenarea figurilor geometrice se realizeaz˘a cu urm˘atoarele metode:

276

CAPITOLUL 10. DESENAREA Figur˘ a geometric˘ a Linie

Metode drawLine drawPolyline Dreptunghi simplu drawRect fillRect clearRect Dreptunghi cu chenar draw3DRect ”ridicat” sau ”adˆancit” fill3DRect Dreptunghi cu colt¸uri drawRoundRect retunjite fillRoundRect Poligon drawPolygon fillPolygon Oval (Elips˘a drawOval fillOval Arc circular sau drawArc eliptic fillArc Metodele care ˆıncep cu ”fill” vor desena figuri geometrice care au interiorul colorat, adic˘a ”umplut” cu culoarea curent˘a a contextului de desenare, ˆın timp ce metodele care ˆıncep cu ”draw” vor desena doar conturul figurii respective.

10.3

Folosirea fonturilor

Dup˘a cum vazut, pentru a scrie un text pe ecran avem dou˘a posibilit˘a¸ti. Prima dintre acestea este s˘a folosim o component˘a orientat˘a-text, cum ar fi Label, iar a doua s˘a apel˘am la metodele clasei Graphics de desenare a textelor, cum ar fi drawString. Indiferent de modalitatea aleas˘a, putem specifica prin intermediul fonturilor cum s˘a arate textul respectiv, acest lucru realizˆandu-se prin metoda setFont fie din clasa Component, fie din Graphics. Cei mai important¸i parametri ce caracterizeaz˘a un font sunt: • Numele fontului: Helvetica Bold, Arial Bold Italic, etc. • Familia din care face parte fontul: Helvetica, Arial, etc. • Dimensiunea fontului: ˆın˘ alt¸imea sa; • Stilul fontului: ˆıngro¸sat (bold), ˆınclinat (italic);

10.3. FOLOSIREA FONTURILOR

277

• Metrica fontului. Clasele care ofer˘a suport pentru lucrul cu fonturi sunt Font ¸si FontMetrics, ˆın continuare fiind prezentate modalit˘a¸tile de lucru cu acestea.

10.3.1

Clasa Font

Un obiect de tip Font ˆıncapsuleaz˘a informat¸ii despre tot¸i parametrii unui font, mai put¸in despre metrica acestuia. Constructorul uzual al clasei este cel care prime¸ste ca argument numele fontului, dimensiunea ¸si stilul acestuia: Font(String name, int style, int size) Stilul unui font este specificat prin intermediul constantelor: Font.PLAIN, Font.BOLD, Font.ITALIC iar dimensiunea printr-un ˆıntreg, ca ˆın exemplele de mai jos: new Font("Dialog", Font.PLAIN, 12); new Font("Arial", Font.ITALIC, 14); new Font("Courier", Font.BOLD, 10); Folosirea unui obiect de tip Font se realizeaz˘a uzual astfel: // Pentru componente etichetate Label label = new Label("Un text"); label.setFont(new Font("Dialog", Font.PLAIN, 12)); // In metoda paint(Graphics g) g.setFont(new Font("Courier", Font.BOLD, 10)); g.drawString("Alt text", 10, 20); O platform˘a de lucru are instalate, la un moment dat, o serie ˆıntreag˘a de fonturi care sunt disponibile pentru scrierea textelor. Lista acestor fonturi se poate obt¸ine astfel: Font[] fonturi = GraphicsEnvironment. getLocalGraphicsEnvironment().getAllFonts(); Exemplul urmator afi¸seaz˘a lista tuturor fonturilor disponibile pe platforma curent˘a de lucru. Textul fiec˘arui nume de font va fi scris cu fontul s˘au corespunz˘ator.

278

CAPITOLUL 10. DESENAREA Listing 10.3: Lucrul cu fonturi

import java . awt .*; class Fonturi extends Canvas { private Font [] fonturi ; Dimension canvasSize = new Dimension (400 , 400) ; public Fonturi () { fonturi = Graphi c sE n v ir o nm e n t . g e t L o c a l G r a p h i c s E n v i r o n m e n t () . getAllFonts () ; canvasSize . height = (1 + fonturi . length ) * 20; } public void paint ( Graphics g ) { String nume ; for ( int i =0; i < fonturi . length ; i ++) { nume = fonturi [ i ]. getFontName () ; g . setFont ( new Font ( nume , Font . PLAIN , 14) ) ; g . drawString ( i + " . " + nume , 20 , ( i + 1) * 20) ; } } public Dimension getPreferredSize () { return canvasSize ; } } class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; ScrollPane sp = new ScrollPane () ; sp . setSize (400 , 400) ; sp . add ( new Fonturi () ) ; add ( sp , BorderLayout . CENTER ) ; pack () ; } } public class TestAllFonts { public static void main ( String args []) { new Fereastra ( " All fonts " ) . show () ; } }

10.3. FOLOSIREA FONTURILOR

10.3.2

279

Clasa FontMetrics

La afi¸sarea unui ¸sir cu metoda drawString trebuie s˘a specific˘am pozit¸ia la care s˘a apar˘a textul respectiv pe ecran. In momentul ˆın care avem de afi¸sat mai multe ¸siruri consecutiv, sau unele sub altele, trebuie s˘a calcul˘am pozit¸iile lor de afi¸sare ˆın funct¸ie de lungimea ¸si ˆınalt¸imea ˆın pixeli a celorlalte texte. Pentru aceasta este folosit˘a clasa FontMetrics. Un obiect din aceast˘a clas˘a se construie¸ste pornind de la un obiect de tip Font ¸si pune la dispozit¸ie informat¸ii despre dimensiunile ˆın pixeli pe care le au caracterele fontului respectiv ˆıntr-un anumit context de desenare. A¸sadar, un obiect de tip FontMetrics ˆıncapsuleaz˘a informat¸ii despre metrica unui font, cu alte cuvinte despre dimensiunile ˆın pixeli ale caracterelor sale. Utilitatea principal˘a a acestei clase const˘a ˆın faptul c˘a permite pozit¸ionarea precis˘a a textelor pe o suprafat¸˘a de desenare, indiferent de fontul folosit de acestea. Metrica unui font const˘a ˆın urm˘atoarele atribute pe care le au caracterele sale: • Linia de baz˘a: este linia dup˘a care sunt aliniate caracterele unui font; • Linia de ascendent¸˘a: linia superioara pe care nu o depaseste nici un caracter din font • Linia de descendent¸˘a: linia inferioar˘a sub care nu coboar˘a nici un caracter din font; • Ascendentul: distant¸a ˆıntre linia de baz˘a ¸si linia de ascendent¸˘a; • Descendentul: distant¸a ˆıntre linia de baz˘a ¸si linia de descendent¸˘a; • L˘a¸timea: l˘a¸timea unui anumit caracter din font; • Distant¸a ˆıntre linii (”leading”): distant¸a optim˘a ˆıntre dou˘a linii de text scrise cu acela¸si font. • In˘alt¸imea: distant¸a dintre liniile de baz˘a (leading+ascent+descent); Figura de mai jos prezint˘a o imagine reprezentativ˘a asupra metricii unui font:

280

CAPITOLUL 10. DESENAREA

Reamintim c˘a la metoda drawString(String s, int x, int y) argumentele x ¸si y repreznit˘a colt¸ul din stˆ anga-jos al textului. Ca s˘a fim mai preci¸si, y reprezint˘a pozit¸ia liniei de baz˘a a textului care va fi scris. Un context grafic pune la dispozit¸ie o metod˘a special˘a getFontMetrics de creare a unui obiect de tip FontMetrics, pornind de la fontul curent al contextului grafic: public void paint(Graphics g) { Font f = new Font("Arial", Font.BOLD, 11); FontMetrics fm = g.getFontMetrics(); } Cele mai folosite metode ale clasei FontMetrics sunt: • getHeight - determin˘a ˆın˘alt¸imea unei linii pe care vor fi scrise caractere ale unui font; • stringWidth - determin˘a l˘a¸timea total˘a ˆın pixeli a unui ¸sir de caractere specificat; • charWidth - determin˘a l˘a¸timea unui anumit caracter din font. In exemplul urm˘ator sunt afi¸sate pe ecran zilele s˘apt˘amˆanii ¸si lunile anului:

10.3. FOLOSIREA FONTURILOR Listing 10.4: Folosirea clasei FontMetrics import java . awt .*; class Texte extends Canvas { Dimension canvasSize = new Dimension (800 , 100) ; private String [] zile = { " Luni " , " Marti " , " Miercuri " , " Joi " , " Vineri " , " Sambata " , " Duminica " }; private String [] luni = { " Ianuarie " , " Februarie " , " Martie " , " Aprilie " , " Mai " , " Iunie " , " Iulie " , " August " , " Septembrie " , " Octombrie " , " Noiembrie " , " Decembrie " }; public void paint ( Graphics g ) { FontMetrics fm ; int x , y ; String etZile = " Zilele saptamanii : " , etLuni = " Lunile anului : " , text ; // Alegem un font si aflam metrica sa g . setFont ( new Font ( " Arial " , Font . BOLD , 20) ) ; fm = g . getFontMetrics () ; x = 0; y = fm . getHeight () ; g . drawString ( etZile , x , y ) ; x += fm . stringWidth ( etZile ) ; for ( int i =0; i < zile . length ; i ++) { text = zile [ i ]; if ( i < zile . length - 1) text += " , " ; g . drawString ( text , x , y ) ; x += fm . stringWidth ( text ) ; } // Schimbam fontul g . setFont ( new Font ( " Dialog " , Font . PLAIN , 14) ) ; fm = g . getFontMetrics () ; x = 0; y += fm . getHeight () ; g . drawString ( etLuni , x , y ) ; x += fm . stringWidth ( etLuni ) ; for ( int i =0; i < luni . length ; i ++) { text = luni [ i ]; if ( i < luni . length - 1)

281

282

CAPITOLUL 10. DESENAREA text += " , " ; g . drawString ( text , x , y ) ; x += fm . stringWidth ( text ) ;

} } public Dimension getPreferredSize () { return canvasSize ; } } class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; add ( new Texte () , BorderLayout . CENTER ) ; pack () ; } } public class TestFontMetrics { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " FontMetrics " ) ; f . show () ; } }

10.4

Folosirea culorilor

Orice culoare este format˘a prin combinat¸ia culorilor standard ro¸su (red), verde (green) ¸si albastru (blue), la care se adaug˘a un anumit grad de transparent¸˘a (alpha). Fiecare din ace¸sti patru parametri poate varia ˆıntr-un interval cuprins fie ˆıntre 0 ¸si 255 (dac˘a dorim s˘a specific˘am valorile prin numere ˆıntregi), fie ˆıntre 0.0 ¸si 1.0 (dac˘a dorim s˘a specific˘am valorile prin numere reale). O culoare este reprezentat˘a printr-o instant¸˘a a clasei Color sau a subclasei sale SystemColor. Pentru a crea o culoare avem dou˘a posibilit˘a¸ti: • S˘a folosim una din constantele definite ˆın cele dou˘a clase; • S˘a folosim unul din constructorii clasei Color. S˘a vedem mai ˆıntˆai care sunt constantele definite ˆın aceste clase:

10.4. FOLOSIREA CULORILOR Color black blue cyan darkGray gray green lightGray magenta orange pink red white yellow

283

SystemColor activeCaption activeCaptionBorder activeCaptionText control controlHighlight controlShadow contolText desktop menu text textHighlight window ...

Observat¸i c˘a ˆın clasa Color sunt definite culori uzuale din paleta standard de culori, ˆın timp ce ˆın clasa SystemColor sunt definite culorile componentelor standard (ferestre, texte, meniuri, etc) ale platformei curente de lucru. Folosirea acestor constante se face ca ˆın exemplele de mai jos: Color rosu = Color.red; Color galben = Color.yellow; Color fundal = SystemColor.desktop; Dac˘a nici una din aceste culori predefinite nu corespunde preferint¸elor noastre, atunci putem crea noi culori prin intermediul constructorilor clasei Color: Color(float red, flot green, float blue) Color(flot red, float green, float blue, float alpha) Color(int red, int green, int blue) Color(int red, int green, int blue, int alpha) Color(int rgb) unde red, green, blue, alpha sunt valorile pentru ro¸su, verde, albastru ¸si transparent¸˘a iar parametrul ”rgb” de la ultimul constructor reprezint˘a un ˆıntreg format din: bit¸ii 16-23 ro¸su, 8-15 verde, 0-7 albastru. Valorile argumentelor variaz˘a ˆıntre 0 − 255 pentru tipul int, respectiv 0.0 − 1.0 pentru tipul float. Valoarea 255 (sau 1.0) pentru transparent¸˘a specific˘a faptul c˘a respectiva culoare este complet opac˘a, iar valoarea 0 (sau 0.0) specific˘a transparent¸˘a total˘a. Implicit, culorile sunt complet opace.

284

CAPITOLUL 10. DESENAREA

// Exemple de folosire a constructorilor: Color alb = new Color(255, 255, 255); Color negru = new Color(0, 0, 0); Color rosu = new Color(255, 0, 0); Color rosuTransparent = new Color(255, 0, 0, 128); Metodele cele mai folosite ale clasei Color sunt: brighter darker getRed getGreen getBlue getAlpha getRGB

Creeaz˘a o noua versiune a culorii curente mai deschis˘a, respectiv mai ˆınchis˘a Determin˘a parametrii din care este alcatuit˘a culoarea Determin˘a valoarea ce reprezint˘a culoarea respectiv˘a (bit¸ii 16-23 ro¸su, 8-15 verde, 0-7 albastru)

S˘a consider˘am o aplicat¸ie cu ajutorul c˘areia putem vizualiza dinamic culorile obt¸inute prin diferite combinat¸ii ale parametrilor ce formeaz˘a o culoare. Aplicat¸ia va ar˘ata astfel:

Listing 10.5: Folosirea clasei Color import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Culoare extends Canvas { public Color color = new Color (0 , 0 , 0 , 255) ; Dimension canvasSize = new Dimension (150 , 50) ; public void paint ( Graphics g ) { g . setColor ( Color . black ) ;

10.4. FOLOSIREA CULORILOR

285

g . setFont ( new Font ( " Arial " , Font . BOLD , 12) ) ; String text = " " ; text += " R = " + color . getRed () ; text += " G = " + color . getGreen () ; text += " B = " + color . getBlue () ; text += " A = " + color . getAlpha () ; g . drawString ( text , 0 , 30) ; g . setColor ( color ) ; g . fillRect (0 , 0 , canvasSize . width , canvasSize . height ) ; } public Dimension getPreferredSize () { return canvasSize ; } } class Fereastra extends Frame implements Ad ju st me nt Lis te ne r { private Scrollbar rValue , gValue , bValue , aValue ; private Culoare culoare ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowListener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; Panel rgbValues = new Panel () ; rgbValues . setLayout ( new GridLayout (4 , 1) ) ; rValue = new Scrollbar ( Scrollbar . HORIZONTAL , 0 , 1 , 0 , 256) ; rValue . setBackground ( Color . red ) ; gValue = new Scrollbar ( Scrollbar . HORIZONTAL , 0 , 1 , 0 , 256) ; gValue . setBackground ( Color . green ) ; bValue = new Scrollbar ( Scrollbar . HORIZONTAL , 0 , 1 , 0 , 256) ; bValue . setBackground ( Color . blue ) ; aValue = new Scrollbar ( Scrollbar . HORIZONTAL , 0 , 1 , 0 , 256) ;

286

CAPITOLUL 10. DESENAREA aValue . setValue (255) ; aValue . setBackground ( Color . lightGray ) ; rgbValues . add ( rValue ) ; rgbValues . add ( gValue ) ; rgbValues . add ( bValue ) ; rgbValues . add ( aValue ) ; rgbValues . setSize (200 , 100) ; add ( rgbValues , BorderLayout . CENTER ) ; culoare = new Culoare () ; add ( culoare , BorderLayout . NORTH ) ; pack () ; rValue . add Adjus t m e n t L i s t e n e r ( this ) ; gValue . add Adjus t m e n t L i s t e n e r ( this ) ; bValue . add Adjus t m e n t L i s t e n e r ( this ) ; aValue . add Adjus t m e n t L i s t e n e r ( this ) ;

} public void ad ju stm en tV al u e C h an ge d ( AdjustmentEvent e ) { int r = rValue . getValue () ; int g = gValue . getValue () ; int b = bValue . getValue () ; int a = aValue . getValue () ; Color c = new Color (r , g , b , a ) ; culoare . color = c ; culoare . repaint () ; } } public class TestColor { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Color " ) ; f . show () ; } }

10.5

Folosirea imaginilor

Aceasta este o imagine:

10.5. FOLOSIREA IMAGINILOR

287

In AWT este posibil˘a folosirea imaginilor create extern ˆın format gif sau jpeg. Orice imagine va fi reprezentat˘a ca o instant¸˘a a clasei Image. Aceasta nu este o clas˘a de componente (nu extinde Component) ci implementeaz˘a obiecte care pot fi desenate pe suprafat¸a unor componente cu metode specifice unui context grafic pentru componenta respectiva (similar modului cum se deseneaz˘a o linie sau un cerc).

10.5.1

Afi¸sarea imaginilor

Afi¸sarea unei imagini presupune realizarea urm˘atoarilor doi pa¸si: 1. Crearea unui obiect de tip Image; 2. Afi¸sarea propriu-zis˘a ˆıntr-un context grafic; Crearea unui obiect de tip Image se face folosind o imagine dintr-un fi¸sier fie aflat pe ma¸sina pe care se lucreaz˘a, fie aflat la o anumit˘a adres˘a Web (URL). Metodele pentru ˆınc˘arcarea unei imagini dintr-un fi¸sier se g˘asesc ˆın clasele Applet ¸si Toolkit, avˆand ˆıns˘a aceea¸si denumire getImage ¸si urm˘atoarele formate: Applet Toolkit getImage(URL url) getImage(URL url) getImage(URL url, String fisier) getImage(String fisier) Pentru a obt¸ine un obiect de tip Toolkit se va folosi metoda getDefaultToolkit, ca ˆın exemplul de mai jos: Toolkit toolkit = Toolkit.getDefaultToolkit(); Image image1 = toolkit.getImage("poza.gif"); Image image2 = toolkit.getImage( new URL("http://www.infoiasi.ro/~acf/poza.gif"));

288

CAPITOLUL 10. DESENAREA

Metoda getImage nu verific˘a dac˘a fi¸sierul sau adresa specificata reprezint˘a o imagine valid˘a ¸si nici nu ˆıncarc˘a efectiv imaginea ˆın memorie, aceste operat¸iuni fiind f˘acute abia ˆın momentul ˆın care se va realiza afi¸sarea imaginii pentru prima dat˘a. Metoda nu face decˆat s˘a creeze un obiect de tip Image care face referint¸˘a la o anumit˘a imagine extern˘a.

Afi¸sarea unei imagini ˆıntr-un context grafic se realizeaz˘a prin intermediul metodei drawImage din clasa Graphics ¸si, ˆın general, va fi facut˘a ˆın metoda paint a unei componente. Cele mai uzuale formate ale metodei sunt: boolean drawImage(Image img, int boolean drawImage(Image img, int ImageObserver observer) boolean drawImage(Image img, int ImageObserver observer) boolean drawImage(Image img, int Color bgcolor, ImageObserver

x, int y, ImageObserver observer) x, int y, Color bgcolor, x, int y, int width, int height, x, int y, int width, int height, observer)

unde: • img este obiectul ce reprezint˘a imaginea; • x, y sunt coordonatele stˆanga-sus la care va fi afi¸sat˘a imaginea, relative la spat¸iul de coordonate al contextului grafic; • observer este un obiect care ”observ˘a” ˆınc˘arcarea imaginii ¸si va fi informat pe m˘asura derul˘arii acesteia; • width, heigth reprezint˘a ˆınalt¸imea ¸si l˘a¸timea la care trebuie scalat˘a imaginea (dac˘a lipsesc, imaginea va fi afi¸sat˘a la dimensiunile ei reale); • bgColor reprezint˘a culoarea cu care vor fi colorat¸i pixelii transparent¸i ai imaginii (poate s˘a lipseasc˘a). In exemplul urm˘ator afi¸sam aceea¸si imagine de trei ori, folosind forme diferite ale metodei drawImage: Image img = Toolkit.getDefaultToolkit().getImage("taz.gif"); g.drawImage(img, 0, 0, this); g.drawImage(img, 0, 200, 100, 100, this); g.drawImage(img, 200, 0, 200, 400, Color.yellow, this);

10.5. FOLOSIREA IMAGINILOR

289

Metoda drawImage returneaz˘a true dac˘a imaginea a fost afi¸sat˘a ˆın ˆıntregime ¸si false ˆın caz contrar, cu alte cuvinte metoda nu a¸stept˘a ca o imagine s˘a fie complet afi¸sat˘a ci se termin˘a imediat ce procesul de afi¸sare a ˆınceput. In sect¸iunea urm˘atoare vom detalia acest aspect.

10.5.2

Monitorizarea ˆınc˘ arc˘ arii imaginilor

In cazul ˆın care se afi¸seaz˘a o imagine care se g˘ase¸ste pe Internet sau imaginea afi¸sata este de dimensiuni mari se va observa c˘a aceasta nu apare complet de la ˆınceput ci este desenat˘a treptat, f˘ar˘a intervent¸ia programatorului. Acest lucru se ˆıntˆampl˘a deoarece metoda drawImage nu face decˆat s˘a declan¸seze procesul de ˆınc˘arcare ¸si desenare a imaginii, dup˘a care red˘a imediat controlul apelantului, lucru deosebit de util ˆıntrucˆat procesul de ˆınc˘arcare a unei imagini poate dura mult ¸si nu este de dorit ca ˆın acest interval de timp (pˆan˘a la ˆınc˘arcarea complet˘a a imaginii) aplicat¸ia s˘a fie blocat˘a. Ca urmare, la apelul metodei drawImage va fi desenat˘a numai port¸iunea de imagine care este disponibil˘a la momentul init¸ial ¸si care poate fi incomplet˘a. De aceea trebuie s˘a existe un mecanism prin care componenta s˘a fie redesenat˘a automat ˆın momentul ˆın care au mai sosit informat¸ii legate de imagine, pˆan˘a la afi¸sarea sa complet˘a. Acest mecanism este realizat prin intermediul interfet¸ei ImageObserver, implementat˘a de clasa Component ¸si deci de toate componentele. Aceast˘a interfat¸˘a descrie obiecte care au ˆınceput s˘a utilizeze o imagine incomplet˘a ¸si care trebuie anunt¸ate de noile date obt¸inute ˆın legatur˘a cu imaginea respectiv˘a. Interfat¸a ImageObserver are o singur˘a metod˘a numit˘a imageUpdate, ce va fi apelat˘a periodic de firul de execut¸ie (creat automat) care se ocup˘a cu ˆınc˘arcarea imaginii. Formatul acestei metode este: boolean imageUpdate (Image img, int flags, int x, int y, int w, int h ) Implementarea implicit˘a const˘a dintr-un apel la metoda repaint pentru dreptunghiul specificat la apel ¸si care reprezint˘a zona din imagine pentru care se cunosc noi informat¸ii. Intregul f lags furnizeaz˘a informat¸ii despre starea transferului. Aceste informat¸ii pot fi aflate prin intermediul constantelor definite de interfat¸˘a:

290

CAPITOLUL 10. DESENAREA Inc˘arcarea imaginii a fost ˆıntrerupt˘a, ˆınainte de completarea sa ALLBITS Imaginea a fost ˆıncarcat˘a complet ERROR A ap˘arut o eroare ˆın timpul ˆınc˘arc˘arii imaginii FRAMEBITS Tot¸i bit¸ii cadrului curent sunt disponibili HEIGHT In˘alt¸imea imaginii este disponibil˘a PROPERTIES Propriet˘a¸tile imaginii sunt disponibile SOMEBITS Au fost recept¸ionat¸i noi pixeli ai imaginii WIDTH L˘a¸timea imaginii este disponibil˘a

ABORT

Prezent¸a ˆın parametrul f lags a unui bit de valoare 1 pe pozit¸ia reprezentata de o constant˘a ˆınseamn˘a c˘a respectiva condit¸ie este ˆındeplinit˘a. // Imaginea este completa (flags & ALLBITS) != 0 // Eroare sau transferul imaginii a fost intrerupt (flags & ERROR | ABORT ) != 0 Metoda imageUpdate poate fi redefint˘a de o component˘a pentru a personaliza procesul de afi¸sare al imaginii. Aceasta va fi apelat˘a apelat˘a asincron de fiecare dat˘a cˆand sunt disponibili noi pixeli. public boolean imageUpdate(Image img, int flags, int x, int y, int w, int h) { // Desenam imaginea numai daca toti bitii sunt disponibili if (( flags & ALLBITS) != 0) repaint(); // Daca sunt toti bitii nu mai sunt necesare noi update-uri return ( (flags & (ALLBITS | ABORT)) == 0); } De asemenea, se observ˘a c˘a metodele clasei Image pentru determinarea dimensiunilor unei imagini au ca argument un obiect de tip ImageObserver. int getHeight(ImageObserver observer) int getWidth(ImageObserver observer) Dac˘a desenarea se face folosind clasa Canvas, atunci argumentul observer al metodelor referitoare la imagini va fi this.

10.5. FOLOSIREA IMAGINILOR

10.5.3

291

Mecanismul de ”double-buffering”

Tehnica de double-buffering implic˘a realizarea unui desen ˆın memorie ¸si apoi transferul s˘au pe ecran, pentru a elimina efectul nepl˘acut de ”clipire” (”flickering”) rezultat atunci cˆand sunt efectuate redesen˘ari repetate la intervale mici de timp. O situat¸ie frecvent˘a ˆın care se apeleaz˘a la double-buffering este crearea de animat¸ii. Secvent¸a general˘a de implementare a mecanismului de double-buffering este urm˘atoarea: // Supradefinim update pentru a elimina stergerea desenului public void update(Graphics g) { paint(g); } public void paint(Graphics g) { // Desenam in memorie pe un obiect de tip Image // w si h sunt dimensiunile desenului Image img = createImage(w, h); Graphics gmem = img.getGraphics(); /* Realizam desenul folosind gmem gmem.setColor(...); gmem.fillOval(...); ... */ // Transferam desenul din memorie pe ecran // desenand de fapt imaginea creata g.drawImage(img, 0, 0, this); gmem.dispose(); } }

10.5.4

Salvarea desenelor ˆın format JPEG

Pachetul com.sun.image.codec.jpeg din distribut¸ia standard Java ofer˘a suport pentru salvarea unei imagini aflate ˆın memorie ˆıntr-un fi¸sier ˆın for-

292

CAPITOLUL 10. DESENAREA

mat JPEG. O clas˘a responsabil˘a cu realizarea acestei operat¸iuni ar putea fi definit˘a astfel: import import import import

com.sun.image.codec.jpeg.*; java.awt.image.BufferedImage; java.awt.*; java.io.*;

class JPEGWriter { static float quality = 0.9f; //intre 0 si 1 public static void write(BufferedImage img, String filename) { try { FileOutputStream out = new FileOutputStream(filename); JPEGImageEncoder encoder = JPEGCodec.createJPEGEncoder(out); JPEGEncodeParam jep = encoder.getDefaultJPEGEncodeParam(img); jep.setQuality(quality, false); // Folosim setarile de codare jpeg implicite encoder.setJPEGEncodeParam(jep); encoder.encode(img); out.close(); } catch( Exception e ) { e.printStackTrace(); } } }

10.5.5

Crearea imaginilor ˆın memorie

In cazul ˆın care dorim s˘a folosim o anumit˘a imagine creat˘a direct din program ¸si nu ˆıncarcat˘a dintr-un fi¸sier vom folosi clasa MemoryImageSource, aflata ˆın pachetul java.awt.image. Pentru aceasta va trebui s˘a definim un

˘ 10.6. TIPARIREA

293

vector de numere ˆıntregi ˆın care vom scrie valorile ˆıntregi (RGB) ale culorilor pixelilor ce definesc imaginea noastr˘a. Dimensiunea vectorului va fi ˆın˘alt¸imea ˆınmult¸it˘a cu l˘a¸timea ˆın pixeli a imaginii. Constructorul clasei MemoryImageSource este: MemoryImageSource(int w, int h, int[] pixeli, int off, int scan) unde: • w, h reprezint˘a dimensiunile imaginii (l˘a¸timea ¸si ˆın˘alt¸imea); • pixeli[] este vectorul cu culorile imaginii; • of f, scan reprezint˘a modalitatea de construire a matricii imaginii pornind de la vectorul cu pixeli, normal aceste valori sunt off = 0, scan = w In exemplul urmator vom crea o imagine cu pixeli de culori aleatorii ¸si o vom afi¸sa pe ecran: int w = 100; int h = 100; int[] pix = new int[w * h]; int index = 0; for (int y = 0; y < h; y++) { for (int x = 0; x < w; x++) { int red = (int) (Math.random() * 255); int green = (int) (Math.random() * 255); int blue = (int) (Math.random() * 255); pix[index++] = new Color(red, green, blue).getRGB(); } img = createImage(new MemoryImageSource(w, h, pix, 0, w)); g.drawImage(img, 0, 0, this); // g este un context grafic

10.6

Tip˘ arirea

Tip˘arirea ˆın Java este tratat˘a ˆın aceea¸si manier˘a ca ¸si desenarea, singurul lucru diferit fiind contextul grafic ˆın care se execut˘a operat¸iile. Pachetul care ofer˘a suport pentru tip˘arire este java.awt.print, iar clasa principal˘a care controleaz˘a procesul de tip˘arire este PrinterJob. O aplicat¸ie va apela metode ale acestei clase pentru:

294

CAPITOLUL 10. DESENAREA

• Crearea unei sesiuni de tip˘arire (job); • Invocarea dialogului cu utilizatorul pentru specificarea unor parametri legat¸i de tip˘arire; • Tip˘arirea efectiv˘a. Orice component˘a care poate fi afi¸sat˘a pe ecran poate fi ¸si tip˘arit˘a. In general, orice informat¸ii care trebuie atˆat afi¸sate cˆat ¸si tip˘arite, vor fi ˆıncapsulate ˆıntr-un obiect grafic - component˘a, care are o reprezentare vizual˘a descris˘a de metoda paint ¸si care va specifica ¸si modalitatea de reprezentare a sa la imprimant˘a. Un obiect care va fi tip˘arit trebuie s˘a implementeze interfat¸a Printable, care cont¸ine o singur˘a metod˘a print, responsabil˘a cu descrierea modalit˘a¸tii de tip˘arire a obiectului. In cazul cˆand imaginea de pe ecran coincide cu imaginea de la imprimant˘a, metodele paint ¸si print pot specifica aceea¸si secvent¸˘a de cod. In general, metoda print are urm˘atorul format: public int print(Graphics g, PageFormat pf, int pageIndex) throws PrinterException { // Descrirea imaginii obiectului ce va fi afisata la imprimanta // Poate fi un apel la metoda paint: paint(g) if (ceva nu este in regula}) { return Printable.NO_SUCH_PAGE; } return Printable.PAGE_EXISTS; } Pa¸sii care trebuie efectuat¸i pentru tip˘arirea unui obiect sunt: 1. Crearea unei sesiuni de tip˘arire: PrinterJob.getPrinterJob 2. Specificarea obiectului care va fi tip˘arit: setPrintable; acesta trebuie s˘a implementeze interfat¸a Printable; 3. Opt¸ional, init¸ierea unui dialog cu utilizatorul pentru precizarea unor parametri legat¸i de tip˘arire: printDialog;

˘ 10.6. TIPARIREA

295

4. Tip˘arirea efectiv˘a: print. In exemplul urm˘ator vom defini un obiect care are aceea¸si reprezentare pe ecran cˆat ¸si la imprimant˘a (un cerc circumscris unui p˘atrat, ˆınsotite de un text) ¸si vom tip˘ari obiectul respectiv. Listing 10.6: Tip˘arirea unei componente import import import import

java . io .*; java . awt .*; java . awt . event .*; java . awt . print .*;

class Plansa extends Canvas implements Printable { Dimension d = new Dimension (400 , 400) ; public Dimension getPreferredSize () { return d ; } public void paint ( Graphics g ) { g . drawRect (200 , 200 , 100 , 100) ; g . drawOval (200 , 200 , 100 , 100) ; g . drawString ( " Hello " , 200 , 200) ; } public int print ( Graphics g , PageFormat pf , int pi ) throws PrinterException { if ( pi >= 1) return Printable . NO_SUCH_PAGE ; paint ( g ) ; g . drawString ( " Numai la imprimanta " , 200 , 300) ; return Printable . PAGE_EXISTS ; } } class Fereastra extends Frame implements ActionListener { private Plansa plansa = new Plansa () ; private Button print = new Button ( " Print " ) ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; addWindowListener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) {

296

CAPITOLUL 10. DESENAREA System . exit (0) ; } }) ; add ( plansa , BorderLayout . CENTER ) ; Panel south = new Panel () ; south . setLayout ( new FlowLayout ( FlowLayout . CENTER ) ) ; south . add ( print ) ; add ( south , BorderLayout . SOUTH ) ; print . addActionListe ner ( this ) ; pack () ;

} public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { // 1. Crearea unei sesiuni de tiparire PrinterJob printJob = PrinterJob . getPrinterJob () ; // 2. Stabilirea obiectului ce va fi tiparit printJob . setPrintable ( plansa ) ; // 3. Initierea dialogului cu utilizatorul if ( printJob . printDialog () ) { try { // 4. Tiparirea efectiva printJob . print () ; } catch ( PrinterException ex ) { System . out . println ( " Exceptie la tiparire ! " ) ; ex . printStackTrace () ; } } } } public class TestPrint { public static void main ( String args []) throws Exception { Fereastra f = new Fereastra ( " Test Print " ) ; f . show () ; } }

˘ 10.6. TIPARIREA

297

Tiparirea textelor O alt˘a variant˘a pentru tip˘arirea de texte este deschiderea unui flux c˘atre dispozitivul special reprezentat de imprimant˘a ¸si scrierea informat¸iilor, linie cu linie, pe acest flux. In sistemul de operare Windows, imprimanta poate fi referit˘a prin ”lpt1”, iar ˆın Unix prin ”/dev/lp”. Observat¸i c˘a aceast˘a abordare nu este portabil˘a, deoarece necesit˘a tratare special˘a ˆın funct¸ie de sistemul de operare folosit. Listing 10.7: Tip˘arirea textelor import java . io .*; import java . awt .*; class TestPrintText { public static void main ( String args []) throws Exception { // pentru Windows PrintWriter imp = new PrintWriter ( new FileWriter ( " lpt1 " ) ) ; // pentru UNIX // PrintWriter imp = new PrintWriter ( new FileWriter ("/ dev / lp ") ) ; imp . println ( " Test imprimanta " ) ; imp . println ( " ABCDE " ) ; imp . close () ; } }

298

CAPITOLUL 10. DESENAREA

Capitolul 11 Swing 11.1

Introducere

11.1.1

JFC

Tehnologia Swing face parte dintr-un proiect mai amplu numit JFC (Java Foundation Classes) care pune la dispozit¸ie o serie ˆıntreag˘a de facilit˘a¸ti pentru scrierea de aplicat¸ii cu o interfat¸˘a grafic˘a mult ˆımbog˘a¸tit˘a funct¸ional ¸si estetic fat¸˘a de vechiul model AWT. In JFC sunt incluse urm˘atoarele: • Componente Swing Sunt componente ce ˆınlocuiesc ¸si ˆın acela¸si timp extind vechiul set oferit de modelul AWT. • Look-and-Feel Permite schimbarea ˆınf˘a¸ti¸s˘arii ¸si a modului de interact¸iune cu aplicat¸ia ˆın funct¸ie de preferint¸ele fiec˘aruia. Acela¸si program poate utiliza diverse moduri Look-and-Feel, cum ar fi cele standard Windows, Mac, Java, Motif sau altele oferite de diver¸si dezvoltatori, acestea putˆand fi interschimbate de c˘atre utilizator chiar la momentul execut¸iei . • Accessibility API Permite dezvoltarea de aplicat¸ii care s˘a comunice cu dispozitive utilizate de c˘atre persoane cu diverse tipuri de handicap, cum ar fi cititoare de ecran, dispozitive de recunoa¸stere a vocii, ecrane Braille, etc. • Java 2D API Folosind Java 2D pot fi create aplicat¸ii care utilizeaz˘a grafic˘a la un 299

300

CAPITOLUL 11. SWING nivel avansat. Clasele puse la dispozit¸ie permit crearea de desene complexe, efectuarea de operat¸ii geometrice (rotiri, scal˘ari, translat¸ii, etc.), prelucrarea de imagini, tip˘arire, etc.

• Drag-and-Drop Ofer˘a posibilitatea de a efectua operat¸ii drag-and-drop ˆıntre aplicat¸ii Java ¸si aplicat¸ii native. • Internat¸ionalizare Internat¸ionalizarea ¸si localizarea aplicat¸iilor sunt dou˘a facilit˘a¸ti extrem de importante care permit dezvoltarea de aplicat¸ii care s˘a poat˘a fi configurate pentru exploatarea lor ˆın diverse zone ale globului, utilizˆand limba ¸si particularit˘a¸tile legate de formatarea datei, numerelor sau a monedei din zona respectiv˘a. In aceste capitol vom face o prezentare scurt˘a a componentelor Swing, deoarece prezentarea detaliata a tuturor facilit˘a¸tilor oferite de JFC ar oferi suficient material pentru un volum de sine st˘at˘ator.

11.1.2

Swing API

Unul din principalele deziderate ale tehnologiei Swing a fost s˘a pun˘a la dispozit¸ie un set de componente GUI extensibile care s˘a permit˘a dezvoltarea rapid˘a de aplicat¸ii Java cu interfat¸˘a grafic˘a competitiv˘a din punct de vedere comercial. Pentru a realiza acest lucru, API-ul oferit de Swing este deosebit de complex avˆand 17 pachete ˆın care se g˘asesc sute de clase ¸si interfet¸e. Lista complet˘a a pacehetelor din distribut¸ia standard 1.4 este dat˘a ˆın tabelul de mai jos: javax.accessibility javax.swing.text.html javax.swing.plaf.basic javax.swing.border javax.swing.text.rtf javax.swing.plaf.multi javax.swing.event javax.swing.undo javax.swing.text

javax.swing.plaf javax.swing javax.swing.text.parser javax.swing.plaf.metal javax.swing.colorchooser javax.swing.tree javax.swing.table javax.swing.filechooser

11.1. INTRODUCERE

301

Evident, nu toate aceste pachete sunt necesare la dezvolatarea unei aplicat¸ii, cel mai important ¸si care cont¸ine componentele de baz˘a fiind javax.swing.

Componentele folosite pentru crearea interfet¸elor grafice Swing pot fi grupate astfel: • Componente atomice JLabel, JButton, JCheckBox, JRadioButton, JToggleButton, JScrollBar, JSlider, JProgressBar, JSeparator • Componente complexe JTable, JTree, JComboBox, JSpinner, JList, JFileChooser, JColorChooser, JOptionPane • Componente pentru editare de text JTextField, JFormattedTextField, JPasswordField, JTextArea, JEditorPane, JTextPane • Meniuri JMenuBar, JMenu, JPopupMenu, JMenuItem, JCheckboxMenuItem, JRadioButtonMenuItem • Containere intermediare JPanel, JScrollPane, JSplitPane, JTabbedPane, JDesktopPane, JToolBar • Containere de nivel ˆınalt JFrame, JDialog, JWindow, JInternalFrame, JApplet

11.1.3

Asem˘ an˘ ari ¸si deosebiri cu AWT

Nu se poate spune c˘a Swing ˆınlocuie¸ste modelul AWT ci ˆıl extinde pe acesta din urm˘a ad˘augˆandu-i noi componente care fie ˆınlocuiesc unele vechi fie sunt cu totul noi. O convent¸ie ˆın general respectat˘a este prefixarea numelui unei clase AWT cu litera ”J” pentru a denumi clasa corespondent˘a din Swing. Astfel, ˆın locul clasei java.awt.Button putem folosi javax.swing.JButton, ˆın loc de java.awt.Label putem folosi javax.swing.JLabel, etc. Este recomandat ca o aplicat¸ie cu interfat¸˘a grafic˘a s˘a foloseasc˘a fie componente AWT, fie Swing, amestecarea lor fiind mai put¸in uzual˘a.

302

CAPITOLUL 11. SWING

Aplicat¸iile GUI vor avea ˆın continuare nevoie de pachetul java.awt deoarece aici sunt definite unele clase utilitare cum ar fi Color, Font, Dimension, etc. care nu au fost rescrise ˆın Swing. De asemenea, pachetul java.awt.event r˘amˆane ˆın continuare esent¸ial pentru tratarea evenimentelor generate atˆat de componente AWT cˆat ¸si de cele din Swing. Pe lˆang˘a acesta mai poate fi necesar ¸si javax.swing.event care descrie tipuri de evenimente specifice unor componente Swing, mecanismul de tratare a lor fiind ˆıns˘a acela¸si ca ˆın AWT. Pozit¸ionarea componentelor este preluat˘a din AWT, fiind ad˘augate ˆıns˘a noi clase care descriu gestionari de pozit¸ionare ˆın completarea celor existente, cum ar fi BoxLayout ¸si SpringLayout. Difer˘a ˆıns˘a modul de lucru cu containere, dup˘a cum vom vedea ˆın sect¸iunea dedicat˘a acestora. Majoritatea componentelor Swing care permit afi¸sarea unui text ca parte a reprezent˘arii lor GUI pot specifica acel text fie ˆın mod normal folosind un anumit font ¸si o anumit˘a culoare ce pot fi setate cu metodele setFont ¸si setColor, fie prin intermediul limbajului HTML. Folosirea HTML aduce o flexibilitatea deosebit˘a ˆın realizarea interfet¸ei grafice, ˆıntrucˆat putem aplica format˘ari multiple unui text, descompunerea acestuia pe mai multe linii, etc., singurul dezavantaj fiind ˆıncetinirea etapei de afi¸sare a componentelor. JButton simplu = new JButton("Text simplu"); JButton html = new JButton( "Text formatat"); S˘a descriem o aplict¸ie simpl˘a folosind AWT ¸si apoi Swing, pentru a ne crea o prim˘a impresie asupra diferent¸elor ¸si asem˘an˘arilor dintre cele dou˘a modele. Listing 11.1: O aplicat¸ie simpl˘a AWT import java . awt .*; import java . awt . event .*; public class ExempluAWT extends Frame implements ActionListener { public ExempluAWT ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setLayout ( new FlowLayout () ) ; add ( new Label ( " Hello AWT " ) ) ; Button b = new Button ( " Close " ) ; b . addActionListener ( this ) ;

11.1. INTRODUCERE add ( b ) ; pack () ; show () ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { System . exit (0) ; } public static void main ( String args []) { new ExempluAWT ( " Hello " ) ; } }

Listing 11.2: Aplicat¸ia rescris˘a folosind Swing import javax . swing .*; import java . awt .*; import java . awt . event .*; public class ExempluSwing extends JFrame implements ActionListener { public ExempluSwing ( String titlu ) { super ( titlu ) ; // Metoda setLayout nu se aplica direct ferestrei getContentPane () . setLayout ( new FlowLayout () ) ; // Componentele au denumiri ce incep cu litera J // Textul poate fi si in format HTML getContentPane () . add ( new JLabel ( " < html > Hello Swing " ) ) ; JButton b = new JButton ( " Close " ) ; b . addActionListener ( this ) ; // Metoda add nu se aplica direct ferestrei getContentPane () . add ( b ) ; pack () ; show () ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { // Tratarea evenimentelor se face ca in AWT System . exit (0) ; } public static void main ( String args []) { new ExempluSwing ( " Hello " ) ; }

303

304

CAPITOLUL 11. SWING

}

11.2

Folosirea ferestrelor

Pentru a fi afi¸sate pe ecran componentele grafice ale unei aplicat¸ii trebuie plasate pe o suprafat¸˘a de afi¸sare (container). Fiecare component˘a poate fi cont¸inut˘a doar ˆıntr-un singur container, ad˘augarea ei pe o supraft¸˘a nou˘a de afi¸sare determinˆand eliminarea ei de pe vechiul container pe care fusese plasat˘a. Intrucˆat containerele pot fi ˆıncapsulate ˆın alte containere, o component˘a va face parte la un moment dat dintr-o ierarhie. R˘ad˘acina acestei ierarhii trebuie s˘a fie un a¸sa numit container de nivel ˆınalt, care este reprezentat de una din clasele JFrame, JDialog sau JApplet. Intrucˆat de appleturi ne vom ocupa separat, vom analiza ˆın continuare primele dou˘a clase. In general orice aplicat¸ie Java independent˘a bazat˘a pe Swing cont¸ine cel put¸in un container de nivel ˆınalt reprezentat de fereastra principal˘a a programului, instant¸˘a a clasei JFrame. Simplificat, un obiect care reprezint˘a o fereastr˘a Swing cont¸ine o zon˘a care este rezervat˘a barei de meniuri ¸si care este situat˘a de obieci ˆın partea sa superioar˘a ¸si corpul ferestrei pe care vor fi plasate componentele. Imaginea de mai jos pune ˆın evident¸˘a aceast˘a separare, valabil˘a de altfel pentru orice container de nivel ˆınalt:

Corpul ferestrei este o instant¸˘a a clasei Container ce poate fi obt¸inut˘a cu metoda getContentPane. Plasarea ¸si aranjarea componentelor pe suprafat¸a

11.2. FOLOSIREA FERESTRELOR

305

ferestrei se va face deci folosind obiectul de tip Container ¸si nu direct fereastra. A¸sadar, de¸si este derivat˘a din Frame, clasa JFrame este folosit˘a ˆıntr-un mod diferit fat¸˘a de p˘arintele s˘au: Frame f = new Frame(); f.setLayout(new FlowLayout()); f.add(new Button("OK")); JFrame jf = new JFrame(); jf.getContentPane().setLayout(new FlowLayout()); jf.getContentPane().add(new JButton("OK")); Spre deosebire de Frame, un obiect JFrame are un comportament implicit la ˆınchiderea ferestrei care const˘a ˆın ascunderea ferestrei atunci cˆand utilizatorul apas˘a butonul de ˆınchidere. Acest comportament poate fi modificat prin apelarea metodei setDefaultCloseOperation care prime¸ste ca argument diverse constante ce se g˘asesc fie ˆın clasa WindowConstants, fie chiar ˆın JFrame. jf.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.HIDE_ON_CLOSE); jf.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.DO_NOTHING_ON_CLOSE); jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); Ad˘augarea unei bare de meniuri se realizeaz˘a cu metoda setJMenuBar, care prime¸ste o instant¸˘a de tip JMenuBar. Crearea meniurilor este similar˘a cu modelul AWT.

11.2.1

Ferestre interne

Din punctul de vedere al folosirii ferestrelor, aplicat¸iile pot fi ˆımp˘art¸ite ˆın dou˘a categorii: • SDI (Single Document Interface) • MDI (Multiple Document Interface) Programele din prima categorie gestioneaz˘a la un moment dat o singur˘a fereastr˘a ˆın care se g˘asesc componentele cu care interact¸ioneaz˘a utilizatorul. In a doua categorie, fereastra principal˘a a aplicat¸iei ˆınglobeaz˘a la rˆandul ei alte ferestre, uzual cu funct¸ionalit˘a¸ti similare, ce permit lucrul concurent pe mai multe planuri.

306

CAPITOLUL 11. SWING

In Swing, clasa JInternalFrame pune la dispozit¸ie o modalitate de a crea ferestre ˆın cadrul altor ferestre. Ferestrele interne au aproximativ aceea¸si ˆınf˘a¸ti¸sare ¸si funct¸ionalitate cu ferestrele de tip JFrame, singura diferent¸˘a fiind modul de gestionare a acestora. Uzual, obiectele de tip JInternalFrame vor fi plasate pe un container de tip DesktopPane, care va fi apoi plasat pe o fereastr˘a de tip JFrame. Folosirea clasei DesktopPane este necesar˘a deoarece aceasta ”¸stie” cum s˘a gestioneze ferestrele interne, avˆand ˆın vedere c˘a acestea se pot suprapune ¸si la un moment dat doar una singur˘a este activ˘a. Exemplul urm˘ator pune ˆın evident¸˘a modelul general de creare ¸si afi¸sare a ferestrelor interne: Listing 11.3: Folosirea ferestrelor interne import javax . swing .*; import java . awt .*; class FereastraPrinci pal a extends JFrame { public Fereastra Pr i nc i p al a ( String titlu ) { super ( titlu ) ; setSize (300 , 200) ; s e tD e f au l t C lo s e O p e r a t i o n ( JFrame . EXIT_ON_CLOSE ) ; FereastraInterna fin1 = new FereastraInterna () ; fin1 . setVisible ( true ) ; FereastraInterna fin2 = new FereastraInterna () ; fin2 . setVisible ( true ) ; JDesktopPane desktop = new JDesktopPane () ; desktop . add ( fin1 ) ; desktop . add ( fin2 ) ; setContentPane ( desktop ) ; fin2 . moveToFront () ; } } class FereastraInterna extends JInternalFrame { static int n = 0; // nr . de ferestre interne static final int x = 30 , y = 30; public FereastraInterna () { super ( " Document # " + (++ n ) ,

11.3. CLASA JCOMPONENT

307

true , // resizable true , // closable true , // maximizable true ) ; // iconifiable setLocation ( x *n , y * n ) ; setSize ( new Dimension (200 , 100) ) ; } } public class TestInternalFrame { public static void main ( String args []) { new FereastraPrincipala ( " Test ferestre interne " ) . show () ; } }

Ferestrele create de acest program vor ar˘ata ca ˆın figura de mai jos:

11.3

Clasa JComponent

JComponent este superclasa tuturor componentelor Swing, mai put¸in a celor care descriu containere de nivel ˆınalt JFrame, JDialog, JApplet. Deoarece JComponent extinde clasa Container, deci ¸si Component, ea mo¸stene¸ste funct¸ionalitatea general˘a a containerelor ¸si componentelor AWT, furnizˆand bineˆınt¸eles ¸si o serie ˆıntreag˘a de noi facilit˘a¸ti. Dintre nout˘a¸tile oferite de JComponent amintim: • ToolTips Folosind metoda setToolTip poate fi ata¸sat unei componente un text cu explicat¸ii legate de componenta respectiv˘a. Cˆand utilizatorul trece

308

CAPITOLUL 11. SWING cu mouse-ul deasupra componentei va fi afi¸sat, pentru o perioad˘a de timp, textul ajut˘ator specificat.

• Chenare Orice component˘a Swing poate avea unul sau mai multe chenare. Specificarea unui chenar se realizeaz˘a cu metoda setBorder. • Suport pentru plasare ¸si dimensionare Folosind metodele setPreferredSize, setMinimumSize, setMaximumSize, setAlignmentX, setAlignmentY pot fi controlat¸i parametrii folosit¸i de gestionarii de pozit¸ionare pentru plasarea ¸si dimensionarea automat˘a a componentelor ˆın cadrul unui container. • Controlul opacit˘ a¸tii Folosind metoda setOpaque vom specifica dac˘a o component˘a trebuie sau nu s˘a deseneze tot¸i pixelii din interiorul s˘au. Implicit, valoarea propriet˘a¸tii de opacitate este false, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a este posibil s˘a nu fie desenat¸i unii sau chiar tot¸i pixelii, permit¸ˆand pixelilor de sub component˘a s˘a r˘amˆan˘a vizibili (componenta nu este opac˘a). Valoarea propriet˘a¸tii pentru clasele derivate din JComponent depinde ˆın general de Look-and-Feel-ul folosit. • Asocierea de act¸iuni tastelor Pentru componentele Swing exist˘a posibilitatea de specifica anumite act¸iuni care s˘a se execute atunci cˆand utilizatorul apas˘a o anumit˘a combinat¸ie de taste ¸si componenta respectiv˘a este activ˘a (are focusul). Aceast˘a facilitate simplific˘a varianta init¸ial˘a de lucru, ¸si anume tratarea evenimentelor de tip KeyEvent printr-un obiect KeyListener. • Double-Buffering Tehnica de double-buffering, care implic˘a desenarea componentei ˆın memorie ¸si apoi transferul ˆıntregului desen pe ecran, este implementat˘a automat de componentele Swing, spre deosebire de cele AWT unde trebuia realizat˘a manual dac˘a era cazul. Exemplul urm˘ator ilustreaz˘a modul de folosire a cˆatorva dintre facilit˘a¸tile amintite mai sus: Listing 11.4: Facilit˘a¸ti oferite de clasa JComponent

11.3. CLASA JCOMPONENT import import import import

javax . swing .*; javax . swing . border .*; java . awt .*; java . awt . event .*;

class Fereastra extends JFrame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; getContentPane () . setLayout ( new FlowLayout () ) ; s e tD e f au l t C lo s e Op e r at i o n ( JFrame . EXIT_ON_CLOSE ) ; // Folosirea chenarelor Border lowered , raised ; TitledBorder title ; lowered = BorderFactory . c r e a t e L o w e r e d B e v e l B o r d e r () ; raised = BorderFactory . c r e a t e R a i s e d B e v e l B o r d e r () ; title = BorderFactory . c re at eT it led Bo rd er ( " Borders " ) ; final JPanel panel = new JPanel () ; panel . setPreferredSize ( new Dimension (400 ,200) ) ; panel . setBackground ( Color . blue ) ; panel . setBorder ( title ) ; getContentPane () . add ( panel ) ; JLabel label1 = new JLabel ( " Lowered " ) ; label1 . setBorder ( lowered ) ; panel . add ( label1 ) ; JLabel label2 = new JLabel ( " Raised " ) ; label2 . setBorder ( raised ) ; panel . add ( label2 ) ; // Controlul opacitatii JButton btn1 = new JButton ( " Opaque " ) ; btn1 . setOpaque ( true ) ; // implicit panel . add ( btn1 ) ; JButton btn2 = new JButton ( " Transparent " ) ; btn2 . setOpaque ( false ) ; panel . add ( btn2 ) ; // ToolTips label1 . setToolTipText ( " Eticheta coborata " ) ; label2 . setToolTipText ( " Eticheta ridicata " ) ;

309

310

CAPITOLUL 11. SWING btn1 . setToolTipText ( " Buton opac " ) ; // Textul poate fi HTML btn2 . setToolTipText ( " < html > Apasati < font color = red > F2 " + " cand butonul are focusul " ) ; // Asocierea unor actiuni ( KeyBindings ) /* Apasarea tastei F2 cand focusul este pe butonul al doilea va determina schimbarea culorii panelului */ btn2 . getInputMap () . put ( KeyStroke . getKeyStroke ( " F2 " ) , " schimbaCuloare " ) ; btn2 . getActionMap () . put ( " schimbaCuloare " , new AbstractAction () { private Color color = Color . red ; public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { panel . setBackground ( color ) ; color = ( color == Color . red ? Color . blue : Color . red ) ; } }) ; pack () ;

} } public class TestJComponent { public static void main ( String args []) { new Fereastra ( " Facilitati JComponent " ) . show () ; } }

11.4

Arhitectura modelului Swing

11.5

Folosirea modelelor

Modelul Swing este bazat pe o arhitectur˘a asem˘an˘atoare cu MVC (modelview-controller). Arhitectura MVC specific˘a descompunerea unei aplicat¸ii vizuale ˆın trei p˘art¸i separate: • Modelul - care va reprezenta datele aplicat¸iei.

11.5. FOLOSIREA MODELELOR

311

• Prezentarea - modul de reprezentare vizual˘a a datelor. • Controlul - transformarea act¸iunilor utilizatorului asupra componentelor vizuale ˆın evenimente care s˘a actualizeze automat modelul acestora (datele). Din motive practice, ˆın Swing p˘art¸ile de prezentare ¸si control au fost cuplate deoarece exista o leg˘atur˘a prea strˆans˘a ˆıntre ele pentru a fi concepute ca entit˘a¸ti separate. A¸sadar, arhitectura Swing este de fapt o arhitectur˘a cu model separabil, ˆın care datele componentelor (modelul) sunt separate de reprezentarea lor vizual˘a. Aceast˘a abordare este logic˘a ¸si din perspectiva faptului c˘a, ˆın general, modul de concepere a unei aplicat¸ii trebuie s˘a fie orientat asupra reprezent˘arii ¸si manipul˘arii informat¸iilor ¸si nu asupra interfet¸ei grafice cu utilizatorul. Pentru a realiza separarea modelului de prezentare, fiec˘arui obiect corespunz˘ator unei clase ce descrie o component˘a Swing ˆıi este asociat un obiect care gestioneaz˘a datele sale ¸si care implementeaz˘a o interfat¸˘a care reprezint˘a modelul componentei respective. Dup˘a cum se observ˘a din tabelul de mai jos, componente cu reprezent˘ari diferite pot avea acela¸si tip de model, dar exist˘a ¸si componente care au asociate mai multe modele: Model ButtonModel

Component˘ a JButton, JToggleButton, JCheckBox, JRadioButton, JMenu, JMenuItem, JCheckBoxMenuItem, JRadioButtomMenuItem JComboBox ComboBoxModel BoundedRangeModel JProgressBar, JScrollBarm, JSlider JTabbedPane SingleSelectionModel ListModel JList ListSelectionModel JList JTable TableModel JTable TableColumnModel JTree TreeModel JTree TreeSelectionModel Document JEditorPane, JTextPane, JTextArea, JTextField, JPasswordField

Fiecare component˘a are un model init¸ial implicit, ˆıns˘a are posibilitatea de a-l ˆınlocui cu unul nou atunci cˆand este cazul. Metodele care acceseaz˘a

312

CAPITOLUL 11. SWING

modelul unui obiect sunt: setModel, respectiv getModel, cu argumente specifice fiec˘arei componente ˆın parte. Crearea unei clase care s˘a reprezinte un model se va face extinzˆand interfat¸a corespunz˘atoare ¸si implementˆand metodele definite de aceasta sau extinzˆand clasa implicit˘a oferit˘a de API-ul Swing ¸si supradefinind metodele care ne intereseaz˘a. Pentru modelele mai complexe, cum ar fi cele asociate claselor JTable, JTree sau JList exist˘a clase abstracte care implementeaz˘a interfat¸a ce descrie modelul respectiv De exemplu, interfat¸a model a clasei JList este ListModel care este implementat˘a de clasele DefaultListModel ¸si AbstractListModel. In funct¸ie de necesit˘a¸ti, oricare din aceste clase poate fi extins˘a pentru a crea un nou model. Listing 11.5: Folosirea mai multor modele pentru o componenta import import import import

javax . swing .*; javax . swing . border .*; java . awt .*; java . awt . event .*;

class Fereastra extends JFrame implements ActionListener { String data1 [] = { " rosu " , " galben " , " albastru " }; String data2 [] = { " red " , " yellow " , " blue " }; int tipModel = 1; JList lst ; ListModel model1 , model2 ; public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; s e tD e f au l t C lo s e O p e r a t i o n ( JFrame . EXIT_ON_CLOSE ) ; // Lista initiala nu are nici un model lst = new JList () ; getContentPane () . add ( lst , BorderLayout . CENTER ) ; // La apasara butonului schimbam modelul JButton btn = new JButton ( " Schimba modelul " ) ; getContentPane () . add ( btn , BorderLayout . SOUTH ) ; btn . addActionListene r ( this ) ; // Cream obiectele corespunzatoare celor doua modele model1 = new Model1 () ; model2 = new Model2 () ; lst . setModel ( model1 ) ;

11.5. FOLOSIREA MODELELOR

313

pack () ; } public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { if ( tipModel == 1) { lst . setModel ( model2 ) ; tipModel = 2; } else { lst . setModel ( model1 ) ; tipModel = 1; } } // Clasele corespunzatoare celor doua modele class Model1 extends Abst ractLis tModel { public int getSize () { return data1 . length ; } public Object getElementAt ( int index ) { return data1 [ index ]; } } class Model2 extends Abst ractLis tModel { public int getSize () { return data2 . length ; } public Object getElementAt ( int index ) { return data2 [ index ]; } } }

public class TestModel { public static void main ( String args []) { new Fereastra ( " Test Model " ) . show () ; } }

Multe componente Swing furnizeaz˘a metode care s˘a obt¸in˘a starea obiectului f˘ar˘a a mai fi nevoie s˘a obt¸inem instant¸a modelului ¸si s˘a apel˘am metodele

314

CAPITOLUL 11. SWING

acesteia. Un exemplu este metoda getValue a clasei JSlider care este de fapt un apel de genul getModel().getValue(). In multe situat¸ii ˆıns˘a, mai ales pentru clase cum ar fi JTable sau JTree, folosirea modelelor aduce flexibilitate sporit˘a programului ¸si este recomandat˘a utilizarea lor.

11.5.1

Tratarea evenimentelor

Modelele componentelor trebuie s˘a notifice aparit¸ia unor schimb˘ari ale datelor gestionate astfel ˆıncˆat s˘a poat˘a fi reactualizat˘a prezentarea lor sau s˘a fie executat un anumti cod ˆın cadrul unui obiect de tip listener. In Swing, aceast˘a notificare este realizat˘a ˆın dou˘a moduri: 1. Informativ (lightweight) - Modelele trimit un eveniment prin care sunt informat¸i ascult˘atorii c˘a a survenit o anumit˘a schimbare a datelor, f˘ar˘a a include ˆın eveniment detalii legate de schimbarea survenit˘a. Obiectele de tip listener vor trebui s˘a apeleze metode specifice componentelor pentru a afla ce anume s-a schimbat. Acest lucru se realizeaz˘a prin intefat¸a ChangeListener iar evenimentele sunt de tip ChangeEvent, modelele care suport˘a aceast˘a abordare fiind BoundedRangeModel, ButtonModel ¸si SingleSelectionModel. Model BoundedRangeModel ButtonModel SingleSelectionModelModel

Listener ChangeListener ChangeListener ChangeListener

Tip Eveniment ChangeEvent ChangeEvent ChangeEvent

Interfat¸a ChangeListener are o singur˘a metod˘a: public void stateChanged(ChangeEvent e), singura informat¸ie cont¸inut˘a ˆın eveniment fiind componenta surs˘a. Inregistrarea ¸si eliminarea obiectelor de tip listener se realizeaz˘a cu metodele addChangeListener, respectiv removeChangeListener. JSlider slider = new JSlider(); BoundedRangeModel model = slider.getModel(); model.addChangeListener(new ChangeListener() { public void stateChanged(ChangeEvent e) { // Sursa este de tip BoundedRangeModel BoundedRangeModel m = (BoundedRangeModel)e.getSource(); // Trebuie sa interogam sursa asupra schimbarii

11.5. FOLOSIREA MODELELOR

315

System.out.println("Schimbare model: " + m.getValue()); } }); Pentru u¸surint¸a program˘arii, pentru a nu lucra direct cu instant¸a modelului, unele clase permit ˆınregistrarea ascult˘atorilor direct pentru componenta ˆın sine, singura diferent¸˘a fat¸˘a de varianta anterioar˘a constˆand ˆın faptul c˘a sursa evenimentului este acum de tipul componentei ¸si nu de tipul modelului. Secvent¸a de cod de mai sus poate fi rescris˘a astfel: JSlider slider = new JSlider(); slider.addChangeListener(new ChangeListener() { public void stateChanged(ChangeEvent e) { // Sursa este de tip JSlider JSlider s = (JSlider)e.getSource(); System.out.println("Valoare noua: " + s.getValue()); } }); 2. Consistent(statefull) - Modele pun la dispozit¸ie interfet¸e specializate ¸si tipuri de evenimente specifice ce includ toate informat¸iile legate de schimbarea datelor. Model ListModel ListSelectionModel ComboBoxModel TreeModel TreeSelectionModel TableModel TableColumnModel Document Document

Listener ListDataListener ListSelectionListener ListDataListener TreeModelListener TreeSelectionListener TableModelListener TableColumnModelListener DocumentListener UndoableEditListener

Tip Eveniment ListDataEvent ListSelectionEvent ListDataEvent TreeModelEvent TreeSelectionEvent TableModelEvent TableColumnModelEvent DocumentEvent UndoableEditEvent

Folosirea acestor interfet¸e nu difer˘a cu nimic de cazul general: String culori[] = {"rosu", "galben", "albastru"); JList list = new JList(culori); ListSelectionModel sModel = list.getSelectionModel(); sModel.addListSelectionListener(

316

CAPITOLUL 11. SWING

new ListSelectionListener() { public void valueChanged(ListSelectionEvent e) { // Schimbarea este continuta in eveniment if (!e.getValueIsAdjusting()) { System.out.println("Selectie curenta: " + e.getFirstIndex()); } } });

11.6

Folosirea componentelor

Datorit˘a complexit˘a¸tii modelului Swing, ˆın aceast˘a sectt¸iune nu vom ˆıncerca o abordare exhaustiv˘a a modului de utilizare a tuturor componentelor, ci vom pune ˆın evident¸˘a doar aspectele specifice acestui model, subliniind diferent¸ele ¸si ˆımbun˘at˘a¸tirile fat¸˘a AWT.

11.6.1

Componente atomice

In categoria componentelor atomice includem componentele Swing cu funct¸ionalitate simpl˘a, a c˘aror folosire este ˆın general asem˘an˘atoare cu a echivalentelor din AWT. Aici includem: • Etichete: JLabel • Butoane simple sau cu dou˘a st˘ari: JButton, JCheckBox, JRadioButton, JToggleButton; mai multe butoane radio pot fi grupate folosind clasa ButtonGroup, pentru a permite selectarea doar a unuia dintre ele. • Componente pentru progres ¸si derulare: JSlider, JProgressBar, JScrollBar • Separatori: JSeparator Deoarece utilizarea acestora este ˆın general facil˘a, nu vom analiza ˆın parte aceste componente.

11.6.2

Componente pentru editare de text

Componentele Swing pentru afi¸sarea ¸si editarea textelor sunt grupate ˆıntr-o ierarhie ce are ca r˘ad˘acin˘a clasa JTextComponent din pachetul javax.swing.text.

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

317

Dup˘a cum se observ˘a din imaginea de mai sus, clasele pot ˆımp˘art¸ite ˆın trei categorii, corespunz˘atoare tipului textului editat: • Text simplu pe o singur˘a linie – JTextField - Permite editarea unui text simplu, pe o singur˘a linie. – JPasswordField - Permite editarea de parole. Textul acestora va fi ascuns, ˆın locul caracterelor introduse fiind afi¸sat un caracter simbolic, cum ar fi ’*’. – JFormattedTextField - Permite introducerea unui text care s˘a respecte un anumit format, fiind foarte util˘a pentru citirea de numere, date calendaristice, etc. Este folosit˘a ˆımpreun˘a cu clase utilitare pentru formatarea textelor, cum ar fi NumberFormatter, DateFormatter, MaskFormatter, etc. Valoarea cont¸inut˘a de o astfel de component˘a va fi obt¸inut˘a/setat˘a cu metodele getValue, respectiv setValue ¸si nu cu cele uzuale getText, setText. • Text simplu pe mai multe linii – JTextArea - Permite editarea unui text simplu, pe mai multe linii. Orice atribut legat de stil, cum ar fi culoarea sau fontul, se aplic˘a ˆıntregului text ¸si nu poate fi specificat doar unei anumite port¸iuni. Uzual, o component˘a de acest tip va fi inclus˘a ˆıntr-un container JScrollPane, pentru a permite navigarea pe vertical˘a

318

CAPITOLUL 11. SWING ¸si orizontal˘a dac˘a textul introdus nu ˆıncape ˆın suprafat¸a alocat˘a obiectului. Acest lucru este valabil pentru toate componentele Swing pentru care are sens not¸iunea de navigare pe orizontal˘a sau vertical˘a, nici una neoferind suport intrinsec pentru aceast˘a operat¸iune.

• Text cu stil ˆımbog˘a¸tit pe mai multe linii – JEditorPane - Permite afi¸sarea ¸si editarea de texte scrise cu stiluri multiple ¸si care pot include imagini sau chiar diverse alet componente. Implicit, urm˘atoarele tipuri de texte sunt recunoscute: text/plain, text/html ¸si text/rtf. Una din utiliz˘arile cele mai simple ale acestei clase este setarea documentului ce va fi afi¸sat cu metoda setPage, ce prime¸ste ca argument un URL care poate referi un fi¸sier text, HTML sau RTF. – JTextPane - Aceast˘a clas˘a extinde JEditorPane, oferind diverse facilit˘a¸ti suplimentare pentru lucrul cu stiluri ¸si paragrafe. Clasa JTextComponent ˆıncearc˘a s˘a p˘astreze cˆat mai multe similitudini cu clasa TextComponent din AWT, ˆıns˘a exist˘a diferent¸e notabile ˆıntre cele dou˘a, componenta Swing avˆand caracteristici mult mai complexe cum ar fi suport pentru operat¸ii de undo ¸si redo, tratarea evenimentelor generate de cursor (caret), etc. Orice obiect derivat din JTextComponent este format din: • Un model, referit sub denumirea de document, care gestioneaz˘a starea componentei. O referint¸˘a la model poate fi obt¸inut˘a cu metoda getDocument, ce returneaz˘a un obiect de tip Document. • O reprezentare, care este responsabil˘a cu afi¸sarea textului. • Un ’controller’, cunoscut sub numele de editor kit care permite scrierea ¸si citirea textului ¸si care permite definirea de act¸iuni necesare edit˘arii. Exist˘a diferent¸ fat¸˘a de AWT ¸si la nivelul trat˘arii evenimentelor generate de componentele pentru editarea de texte. Dintre evenimentele ce pot fi generate amintim: • ActionEvent - Componentele derivate din JTextField vor genera un eveniment de acest tip la ap˘asarea tastei Enter ˆın c˘asut¸a de editare a textului. Interfat¸a care trebuie implementat˘a este ActionListener.

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

319

• CaretEvent - Este evenimentul generat la deplasarea cursorului ce gestioneaz˘a pozit¸ia curent˘a ˆın text. Interfat¸a corespunz˘atoare CaretListener cont¸ine o singur˘a metod˘a: caretUpdate ce va fi apelat˘a ori de cˆate ori apare o schimbare.

• DocumentEvent - Evenimentele de acest tip sunt generate la orice schimbare a textului, sursa lor fiind documentul (modelul) componentei ¸si nu componenta ˆın sine. Interfat¸a corespunz˘atoare este DocumentListener, ce cont¸ine metodele:

– insertUpdate - apelat˘a la ad˘augarea de noi caractere; – removeUpdate - apelat˘a dup˘a o operat¸iune de ¸stergere; – changedUpdate - apelat˘a la schimbarea unor atribute legate de stilul textului.

• PropertyChangeEvent - Este un eveniment comun tuturor componentelor de tip JavaBean, fiind generat la orice schimbare a unei propriet˘a¸ti a componentei. Interfat¸a corespunz˘atoare este PropertyChangeListener, ce cont¸ine metoda propertyChange.

11.6.3

Componente pentru selectarea unor elemente

In aceast˘a categorie vom include clasele care permit selectarea unor valori (elemente) dintr-o serie prestabilit˘a. Acestea sunt: JList, JComboBox ¸si JSpinner.

Clasa JList Clasa JList descrie o list˘a de elemente dispuse pe una sau mai multe coloane, din care utilizatorul poate selecta unul sau mai multe. Uzual un obiect de acest tip va fi inclus ˆıntr-un container de tip JScrollPane.

320

CAPITOLUL 11. SWING

Init¸ializarea unei liste se realizeaz˘a ˆın mai multe modalit˘a¸ti: • Folosind unul din constructorii care primesc ca argument un vector de elemente. Object elemente[] = {"Unu", "Doi", new Integer(3), new Double(4)}; JList lista = new JList(elemente); • Folosind constructorul f˘ar˘a argumente ¸si ad˘augˆand apoi elemente modelului implicit listei: DefaultListModel model = new DefaultListModel(); model.addElement("Unu"); model.addElement("Doi"); model.addElement(new Integer(3)); model.addElement(new Double(4)); JList lista = new JList(model); • Folosind un model propriu, responsabil cu furnizarea elementelor listei. Acesta este un obiect dintr-o clas˘a ce trebuie s˘a implementeze interfat¸a ListModel, uzual fiind folosit˘a extinderea clasei predefinite AbstractListModel ¸si supradefinirea metodelor: getElementAt care furnizeaz˘a elementul de pe o anumit˘a posit¸ie din list˘a, respectiv getSize care trebuie s˘a returneze num˘arul total de elemente din list˘a. Evident, aceast˘a variant˘a este mai complex˘a, oferind flexibilitate sporit˘a ˆın lucrul cu liste. ModelLista model = new ModelLista(); JList lista = new JList(model);

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

321

... class ModelLista extends AbstractListModel { Object elemente[] = {"Unu", "Doi", new Integer(3), new Double(4)}; public int getSize() { return elemente.length; } public Object getElementAt(int index) { return elemente[index]; } }

Gestiunea articolelor selectate dintr-o list˘a se realizeaz˘a prin intermediul unui model, acesta fiind un obiect de tip ListSelectionModel. Obiectele de tip JList genereaz˘a evenimente de tip ListSelectionEvent, interfat¸a corespunz˘atoare fiind ListSelectionListener ce cont¸ine metoda valueChanged apelat˘a ori de cˆate ori va fi schimbat˘a select¸ia elementelor din list˘a. class Test implements ListSelectionListener { ... public Test() { ... // Stabilim modul de selectie list.setSelectionMode(ListSelectionModel.SINGLE_SELECTION); /* sau SINGLE_INTERVAL_SELECTION MULTIPLE_INTERVAL_SELECTION */ // Adaugam un ascultator ListSelectionModel model = list.getSelectionModel(); model.addListSelectionListener(this); ... } public void valueChanged(ListSelectionEvent e) { if (e.getValueIsAdjusting()) return; int index = list.getSelectedIndex();

322

CAPITOLUL 11. SWING ...

} } Evident, clasa ofer˘a metode pentru selectarea unor elemente din cadrul programului setSelectedIndex, setSelectedIndices, etc. ¸si pentru obt¸inerea celor selectate la un moment dat getSelectedIndex, getSelectedIndices, etc..

O facilitate extrem de important˘a pe care o au listele este posibilitatea de a stabili un renderer pentru fiecare articol ˆın parte. Implicit toate elementele listei sunt afi¸sate ˆın acela¸si fel, ˆıns˘a acest lucru poate fi schimbat prin crearea unei clase ce implementeaz˘a interfat¸a ListCellRenderer ¸si personalizeaz˘a reprezentarea elementelor listei ˆın funct¸ie de diver¸si parametri. Interfat¸a ListCellRenderer cont¸ine o singur˘a metod˘a getListCellRendererComponent ce returneaz˘a un obiect de tip Component. Metoda va fi apelat˘a ˆın parte pentru reprezentarea fiec˘arui element al listei. class MyCellRenderer extends JLabel implements ListCellRenderer { public MyCellRenderer() { setOpaque(true); } public Component getListCellRendererComponent( JList list, Object value, int index, boolean isSelected, boolean cellHasFocus) { setText(value.toString()); setBackground(isSelected ? Color.red : Color.white); setForeground(isSelected ? Color.white : Color.black); return this; } } Setarea unui anumit renderer pentru o list˘a se realizeaz˘a cu metoda setCellRenderer.

Clasa JComboBox Clasa JComboBox este similar˘a cu JList, cu deosebirea c˘a permite doar selectarea unui singur articol, acesta fiind ¸si singurul permanent vizibil. Lista

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

323

celorlalte elemente este afi¸sat˘a doar la ap˘asarea unui buton marcat cu o s˘ageat˘a, ce face parte integrant˘a din component˘a.

JComboBox funct¸ioneaz˘a dup˘a acelea¸si principii ca ¸si clasa JList. Init¸ializarea se face dintr-un vector sau folosind un model de tipul ComboBoxModel, fiecare element putˆand fi de asemenea reprezentat diferit prin intermediul unui obiect ce implementeaz˘a aceea¸si intefat¸˘a ca ¸si ˆın cazul listelor: ListCellRenderer. O diferent¸˘a notabil˘a const˘a ˆın modul de selectare a unui articol, deoarece JComboBox permite ¸si editarea explicit˘a a valorii elementului, acest lucru fiind controlat de metoda setEditable. Evenimentele generate de obiectele JComboBox sunt de tip ItemEvent generate la navigarea prin list˘a, respectiv ActionEvent generate la selectarea efectiv˘a a unui articol.

Clasa JSpinner Clasa JSpinner ofer˘a posibilitatea de a selecta o anumit˘a valoare (element) dintr-un domeniu prestabilit, lista elementelor nefiind ˆıns˘a vizibil˘a. Este folosit atunci cˆand domeniul din care poate fi f˘acut˘a select¸ia este foarte mare sau chiar nem˘arginit; de exemplu: numere intregi intre 1950 si 2050. Componenta cont¸ine dou˘a butoane cu care poate fi selectat urm˘atorul, respectiv predecesorul element din domeniu.

JSpiner se bazeaz˘a exclusiv pe folosirea unui model. Acesta este un obiect de tip SpinnerModel, existˆand o serie de clase predefinite ce implementeaz˘a aceast˘a interfat¸˘a cum ar fi SpinnerListModel, SpinnerNumberModel sau SpinnerDateModel ce pot fi utilizate.

324

CAPITOLUL 11. SWING

Componentele de acest tip permit ¸si specificarea unui anumit tip de editor pentru valorile elementelor sale. Acesta este instalat automat pentru fiecare din modelele standard amintite mai sus, fiind reprezentat de una din clasele JSpinner.ListEditor, JSpinner.NumberEditor, respectiv JSpinner.DateEditor, toate derivate din JSpinner.DefaultEditor. Fiecare din editoarele amintite permite diverse format˘ari specifice. Evenimentele generate de obiectele de tip JSpinner sunt de tip ChangeEvent, generate la schimbarea st˘arii componentei.

11.6.4

Tabele

Clasa JTable permite crearea de componente care s˘a afi¸seze o serie de elemente ˆıntr-un format tabelar, articolele fiind dispuse pe linii ¸si coloane. Un tabel poate fi folosit doar pentru afi¸sarea formatat˘a a unor date, dar este posibil˘a ¸si editarea informat¸iei din celulele sale. De asemenea, liniile tabelului pot fi marcate ca selectate, tipul select¸iei fiind simplu sau compus, tabelele extinzˆand astfel funct¸ionalitatea listelor.

De¸si clasa JTable se g˘ase¸ste ˆın pachetul javax.swing, o serie de clase ¸si interfet¸e necesare lucrului cu tabele se g˘asesc ˆın pachetul javax.swing.table, acesta trebuind a¸sadar importat. Init¸ializarea unui tabel poate fi f˘acut˘a ˆın mai multe moduri. Cea mai simpl˘a variant˘a este s˘a folosim unul din constructorii care primesc ca argumente elementele tabelului sub forma unei matrici sau a unei colect¸ii de tip Vector ¸si denumirile capurilor de coloan˘a: String[] coloane = {"Nume", "Varsta", "Student"}; Object[][] elemente = { {"Ionescu", new Integer(20), Boolean.TRUE}, {"Popescu", new Integer(80), Boolean.FALSE}}; JTable tabel = new JTable(elemente, coloane); Dup˘a cum se observ˘a, tipul de date al elementelor de pe o coloan˘a este de tip referint¸˘a ¸si poate fi oricare. In cazul ˆın care celulele tabelului sunt

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

325

editabile trebuie s˘a existe un editor potrivit pentru tipul elementului din celula respectiv˘a. Din motive de eficient¸˘a, implementarea acestei clase este orientat˘a la nivel de coloan˘a, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a articole de pe o coloan˘a vor fi reprezentate la fel ¸si vor avea acela¸si tip de editor. A doua variant˘a de creare a unui tabel este prin implementarea modelului acestuia ˆıntr-o clas˘a separat˘a ¸si folosirea constructorului corespunz˘ator. Interfat¸a care descrie modelul clasei JTable este TableModel ¸si cont¸ine metodele care vor fi interogate pentru obt¸inerea informat¸iei din tabel. Uzual, crearea unui model se face prin extinderea clasei predefinite AbstractTableModel, care implementeaz˘a deja TableModel. Tot ceea ce trebuie s˘a facem este s˘a supradefinim metodele care ne intereseaz˘a, cele mai utilizate fiind (primele trei trebuie obligatoriu supradefinite, ele fiind declarate abstracte ˆın clasa de baz˘a): • getRowCount - returneaz˘a num˘arul de linii ale tabelului; • getColumnCount - returneaz˘a num˘arul de coloane ale tabelului; • getValueAt - returneaz˘a elementul de la o anumit˘a linie ¸si coloan˘a; • getColumnName - returneaz˘a denumirea fiec˘arei coloane; • isCellEditable - specific˘a dac˘a o anumit˘a celul˘a este editabil˘a. Modelul mai cont¸ine ¸si metoda setValueAt care poate fi folosit˘a pentru setarea explicit˘a a valorii unei celule. ModelTabel model = new ModelTabel(); JTable tabel = new JTable(model); ... class ModelTabel extends AbstractTableModel { String[] coloane = {"Nume", "Varsta", "Student"}; Object[][] elemente = { {"Ionescu", new Integer(20), Boolean.TRUE}, {"Popescu", new Integer(80), Boolean.FALSE}}; public int getColumnCount() { return coloane.length; } public int getRowCount() {

326

CAPITOLUL 11. SWING return elemente.length; } public Object getValueAt(int row, int col) { return elemente[row][col]; } public String getColumnName(int col) { return coloane[col]; } public boolean isCellEditable(int row, int col) { // Doar numele este editabil return (col == 0); }

}

Orice schimbare a datelor tabelului va genera un eveniment de tip TableModelEvent. Pentru a trata aceste evenimente va trebui s˘a implement˘am interfat¸a TableModelListener ce cont¸ine metoda tableChanged. Inregistrarea unui listener va fi f˘acut˘a pentru modelul tabelului:

public class Test implements TableModelListener { ... public Test() { ... tabel.getModel().addTableModelListener(this); ... } public void tableChanged(TableModelEvent e) { // Aflam celula care a fost modificata int row = e.getFirstRow(); int col = e.getColumn(); TableModel model = (TableModel)e.getSource(); Object data = model.getValueAt(row, col); ... } }

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

327

Tabele ofer˘a posibilitatea de a selecta una sau mai multe linii, nu neap˘arat consecutive, gestiunea liniilor selectate fiind realizat˘a prin intermediul unui model. Acesta este o instant¸˘a ce implementeaz˘a, ˆıntocmai ca la liste, interfat¸a ListSelectionModel. Tratarea evenimentelor generate de schimbarea select¸iei ˆın tabel se realizeaz˘a prin ˆınregistrarea unui ascult˘ator de tip ListSelectionListener: class Test implements ListSelectionListener { ... public Test() { ... // Stabilim modul de selectie tabel.setSelectionMode(ListSelectionModel.SINGLE_SELECTION); // Adaugam un ascultator ListSelectionModel model = tabel.getSelectionModel(); model.addListSelectionListener(this); ... } public void valueChanged(ListSelectionEvent e) { if (e.getValueIsAdjusting()) return; ListSelectionModel model = (ListSelectionModel)e.getSource(); if (model.isSelectionEmpty()) { // Nu este nici o linie selectata ... } else { int index = model.getMinSelectionIndex(); // Linia cu numarul index este prima selectata ... } } }

Dup˘a cum am spus, celule unei coloane vor fi reprezentare la fel, fiecare coloan˘a avˆand asociat un obiect renderer responsabil cu crearea componen-

328

CAPITOLUL 11. SWING

tei ce descrie celulele sale. Un astfel de obiect implementeaz˘a interfat¸a TableCellRenderer, care are o singur˘a metod˘a getTableCellRendererComponent, aceasta fiind responsabil˘a cu crearea componentelor ce vor fi afi¸sate ˆın celulele unei coloane. Implicit, exist˘a o serie de tipuri de date cu reprezent˘ari specifice, cum ar fi: Boolean, Number, Double, Float, Date, ImageIcon, Icon, restul tipurilor avˆand o reprezentare standard ce const˘a ˆıntr-o etichet˘a cu reprezentarea obiectului ca ¸sir de caractere. Specificarea unui renderer propriu se realizeaz˘a cu metoda setDefaultRenderer, ce asociaz˘a un anumit tip de date cu un obiect de tip TableRenderer. public class MyRenderer extends JLabel implements TableCellRenderer { public Component getTableCellRendererComponent(...) { ... return this; } }

O situat¸ie similar˘a o reg˘asim la nivelul editorului asociat celulelor dintr-o anumit˘a coloan˘a. Acesta este un obiect ce implementeaz˘a interfat¸a TreeCellEditor, ce extinde interfat¸a CellEditor care generalizeaz˘a conceptul de celul˘a editabil˘a pe care ˆıl vom mai reg˘asi la arbori. Implicit, exist˘a o serie de editoare standard pentru tipurile de date ment¸ionate anterior, dar este posibil˘a specificarea unui editor propriu cu metoda setDefaultEditor. Crearea unui editor propriu se realizeaz˘a cel mai simplu prin extinderea clasei utilitare AbstractCellEditor, care implementeaz˘a CellEditor, plus implementarea metodei specifice din TreeCellEditor. public class MyEditor extends AbstractCellEditor implements TableCellEditor { // Singura metoda abstracta a parintelui public Object getCellEditorValue() { // Returneaza valoarea editata ... }

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

329

// Metoda definita de TableCellEditor public Component getTableCellEditorComponent(...) { // Returneaza componenta de tip editor ... } }

11.6.5

Arbori

Clasa JTree permite afi¸sarea unor elemente ˆıntr-o manier˘a ierarhic˘a. Ca orice component˘a Swing netrivial˘a, un obiect JTree reprezint˘a doar o imagine a datelor, informat¸ia ˆın sine fiind manipulat˘a prin intermediul unui model. La nivel structural, un arbore este format dintr-o r˘ ad˘ acin˘ a, noduri interne care au cel put¸in un fiu ¸si noduri frunz˘ a - care nu mai au nici un descendent.

De¸si clasa JTree se g˘ase¸ste ˆın pachetul javax.swing, o serie de clase ¸si interfet¸e necesare lucrului cu arbori se g˘asesc ˆın pachetul javax.swing.tree. Clasa care modeleaz˘a not¸iunea de nod al arborelui este DefaultMutableTreeNode, aceasta fiind folosit˘a pentru toate tipurile de noduri. Crearea unui arbore presupune a¸sadar crearea unui nod (r˘ad˘acina), instant¸ierea unui obiect de tip JTree cu r˘ad˘acina creat˘a ¸si ad˘augarea apoi de noduri frunz˘a ca fii ai unor noduri existente. String text = "Radacina"; DefaultMutableTreeNode root = new DefaultMutableTreeNode(text); DefaultMutableTreeNode numere = new DefaultMutableTreeNode("Numere"); DefaultMutableTreeNode siruri =

330

CAPITOLUL 11. SWING new DefaultMutableTreeNode("Siruri");

for(int i=0; i<3; i++) { numere.add(new DefaultMutableTreeNode(new Integer(i))); siruri.add(new DefaultMutableTreeNode("Sirul " + i)); } root.add(numere); root.add(siruri); JTree tree = new JTree(root); Dup˘a cum se observ˘a, nodurile arborelui pot fi de tipuri diferite, reprezentarea lor implicit˘a fiind obt¸inut˘aprin apelarea metodei toString pentru obiectului cont¸inut. De asemenea, este posibil˘a specificarea unui text ˆın format HTML ca valoare a unui nod, acesta fiind reprezentat ca atare. Dac˘a varianta ad˘aug˘arii explicite a nodurilor nu este potrivit˘a, se poate implementa o clas˘a care s˘a descrie modelul arborelui. Aceasta trebuie s˘a implementeze intefat¸a TreeModel. Scopul unei componente de tip arbore este ˆın general selectarea unui nod al ierarhiei. Ca ¸si ˆın cazul listelor sau a tabelelor, gestiunea elementelor selectate se realizeaz˘a printr-un model, ˆın aceast˘a situat¸ie interfat¸a corespunz˘atoare fiind TreeSelectionModel. Arborii permit ˆınregistrarea unor obiecte listener, de tip TreeSelectionListener, care s˘a trateze evenimentele generate la schimbarea select¸iei ˆın arbore. class Test implements TreeSelectionListener { ... public Test() { ... // Stabilim modul de selectie tree.getSelectionModel().setSelectionMode( TreeSelectionModel.SINGLE_TREE_SELECTION); // Adaugam un ascultator tree.addTreeSelectionListener(this); ... }

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

331

public void valueChanged(TreeSelectionEvent e) { // Obtinem nodul selectat DefaultMutableTreeNode node = (DefaultMutableTreeNode) tree.getLastSelectedPathComponent(); if (node == null) return; // Obtinem informatia din nod Object nodeInfo = node.getUserObject(); ... } }

Fiecare nod al arborelui este reprezentar prin intermediul unei clase renderer. Aceasta implementeaz˘a interfat¸a TreeCellRenderer, cea folosit˘a implicit fiind DefaultTreeCellRenderer. Prin implementarea interfet¸ei sau extinderea clasei implicite pot fi create modalit˘a¸ti de personalizare a nodurilor arborelui ˆın funct¸ie de tipul sau valoarea acestora. Exist˘a ˆıns˘a ¸si diverse metode de a schimba ˆınf˘a¸ti¸sarea unui arbore f˘ar˘a s˘a cre˘am noi clase de tip TreeCellRenderer. Acestea sunt: • setRootVisible - Specific˘a dac˘a r˘ad˘acina e vizibil˘a sau nu; • setShowsRootHandles - Specific˘a dac˘a nodurile de pe primul nivel au simboluri care s˘a permit˘a expandarea sau restrˆangerea lor. • putClientProperty - Stabile¸ste diverse propriet˘a¸ti, cum ar fi modul de reprezentare a relat¸iilor (liniilor) dintre nodurile p˘arinte ¸si fiu: tree.putClientProperty("JTree.lineStyle", "Angled"); // sau "Horizontal", "None" • Specificarea unei iconit¸e pentru nodurile frunz˘a sau interne: ImageIcon leaf = createImageIcon("img/leaf.gif"); ImageIcon open = createImageIcon("img/open.gif"); ImageIcon closed = createImageIcon("img/closed.gif");

332

CAPITOLUL 11. SWING

DefaultTreeCellRenderer renderer = new DefaultTreeCellRenderer(); renderer.setLeafIcon(leaf); renderer.setOpenIcon(open); renderer.setClosedIcon(closed); tree.setCellRenderer(renderer);

11.6.6

Containere

Dup˘a cum ¸stim, containerele reprezint˘a suprafet¸ de afi¸sare pe care pot fi plasate ale componente, eventual chiar alte containere. Superclasa componentelor de acest tip este Container, clas˘a despre care am mai discutat ˆın capitolul dedicat modeluli AWT. Containerele pot fi ˆımo˘art¸ite ˆın dou˘a categorii: 1. Containere de nivel ˆınalt - Acestea sunt JFrame, JDialog, JApplet ¸si reprezint˘a r˘ad˘acinile ierarhiilor de componente ale unei aplicat¸ii. 2. Containere intermediare - Reprezint˘a suprafet¸e de afi¸sare cu ajutorul c˘arora pot fi organizate mai eficient componentele aplicat¸iei, putˆand fi imbricate. Cele mai importante clase care descriu astfel de containere sunt: – JPanel – JScrollPane – JTabbedPane – JSplitPane – JLayeredPane – JDesktopPane – JRootPane JPanel are aceea¸si funct¸ionalitate ca ¸si clasa Panel din AWT, fiind folosit pentru gruparea mai multor componente Swing ¸si plasarea lor ˆımpreun˘a pe o alt˘a suprafat¸˘a de afi¸sare. Gestionarul de pozit¸ionare implicit este FlowLayout, acesta putˆand fi schimbat ˆıns˘a chiar ˆın momentul construirii

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

333

obiectului JPanel sau ulterior cu metoda setLayout. Ad˘augarea de componente se realizeaz˘a ca pentru orice container, folosind metoda add. JPanel p = new JPanel(new BorderLayout()); /* Preferabil, deoarece nu mai este construit si un obiect de tip FlowLayout (implicit) */ p.add(new JLabel("Hello")); p.add(new JButton("OK")); ...

JScrollPane este o clas˘a foarte important˘a ˆın arhitectura modelului Swing, deoarece ofer˘a suport pentru derularea pe orizontal˘a ¸si vertical˘a a componentelor a c˘aror reprezentare complet˘a nu ˆıncape ˆın suprafat¸a asociat˘a, nici o component˘a Swing neoferind suport intrinsec pentru aceast˘a operat¸ie. String elemente[] = new String[100]; for(int i=0; i<100; i++) elemente[i] = "Elementul " + i; JList lista = new JList(elemente); JScrollPane sp = new JScrollPane(lista); frame.getContentPane().add(sp);

JTabbedPane este util˘a pentru suprapunerea mai multor containere, uzual panouri (obiecte de tip JPanel), pe acela¸si spat¸iu de afi¸sare, selectarea

334

CAPITOLUL 11. SWING

unuia sau altui panou realizˆandu-se prin intermediul unor butoane dispuse pe partea superioar˘a a componentei, fiecare panou avˆand un astfel de buton corespunz˘ator. Ca funct¸ionalitate, ofer˘a o implementare asem˘an˘atoare gestionarului de pozit¸ionare CardLayout. JTabbedPane tabbedPane = new JTabbedPane(); ImageIcon icon = new ImageIcon("smiley.gif"); JComponent panel1 = new JPanel(); panel1.setOpaque(true); panel1.add(new JLabel("Hello")); tabbedPane.addTab("Tab 1", icon, panel1, "Aici avem o eticheta"); tabbedPane.setMnemonicAt(0, KeyEvent.VK_1); JComponent panel2 = new JPanel(); panel2.setOpaque(true); panel2.add(new JButton("OK")); tabbedPane.addTab("Tab 2", icon, panel2, "Aici avem un buton"); tabbedPane.setMnemonicAt(1, KeyEvent.VK_2);

JSplitPane permite crearea unui container care cont¸ine dou˘a componente dispuse fie una lˆang˘a cealalt˘a, fie una sub alta ¸si separarea acestora prin intermediul unei bare care s˘a permit˘a configurarea suprafet¸ei alocate fiec˘arei componente. String elem[] = {"Unu", "Doi", "Trei" }; JList list = new JList(elem);

11.6. FOLOSIREA COMPONENTELOR

335

JPanel panel = new JPanel(new GridLayout(3, 1)); panel.add(new JButton("Adauga")); panel.add(new JButton("Sterge")); panel.add(new JButton("Salveaza")); JTextArea text = new JTextArea( "Mai multe componente separate prin\n" + "intermediul containerelor JSplitPane"); // Separam lista de grupul celor trei butoane JSplitPane sp1 = new JSplitPane( JSplitPane.HORIZONTAL_SPLIT, list, panel); // Separam containerul cu lista si butoanele // de componenta pentru editare de text JSplitPane sp2 = new JSplitPane( JSplitPane.VERTICAL_SPLIT, sp1, text); frame.getContentPane().add(sp2);

11.6.7

Dialoguri

Clasa care descrie ferestre de dialog este JDialog, crearea unui dialog realizˆandu-se prin extinderea acesteia, ˆıntocmai ca ˆın modelul AWT. In Swing exist˘a ˆıns˘a o serie de clase predefinite ce descriu anumite tipuri de dialoguri, extrem de utile ˆın majoritatea aplicat¸iilor. Acestea sunt: • JOptionPane - Permite crearea unor dialoguri simple, folosite pentru afi¸sarea unor mesaje, realizarea unor interog˘ari de confirmare/renunt¸are,

336

CAPITOLUL 11. SWING etc. sau chiar pentru introducerea unor valori, clasa fiind extrem de configurabil˘a. Mai jos, sunt exemplificate dou˘a modalit˘a¸ti de utilizare a clasei: JOptionPane.showMessageDialog(frame, "Eroare de sistem !", "Eroare", JOptionPane.ERROR_MESSAGE); JOptionPane.showConfirmDialog(frame, "Doriti inchiderea aplicatiei ? ", "Intrebare", JOptionPane.YES_NO_OPTION, JOptionPane.QUESTION_MESSAGE);

• JFileChooser - Dialog standard care permite navigarea prin sistemul de fi¸siere ¸si selectarea unui anumit fi¸sier pentru operat¸ii de deschidere, respectiv salvare. • JColorChooser - Dialog standard pentru selectarea ˆıntr-o manier˘a facil˘a a unei culori. • ProgressMonitor - Clas˘a utilizat˘a pentru monitorizare˘a progresului unei operat¸ii consumatoare de timp.

11.7

Desenarea

11.7.1

Metode specifice

Dup˘a cum ¸stim, desenarea unei componente este un proces care se executa automat ori de cˆate ori este necesar. Procesul ˆın sine este asem˘an˘ator celui din modelul AWT, ˆıns˘a exist˘a unele diferent¸e care trebuie ment¸ionate. Orice component˘a se g˘ase¸ste ˆıntr-o ierarhie format˘a de containere, r˘ad˘acina acestei fiind un container de nivel ˆınalt, cum ar fi o fereastr˘a sau suprafat¸a unui applet. Cu alte cuvinte, componenta este plasat˘a pe o suprafat¸˘a de afi¸sare, care la rˆandul ei poate fi plasat˘a pe alt˘a suprafat¸˘a ¸si a¸sa mai departe. Cˆand este necesar˘a desenarea componentei repsective, fie la prima sa afi¸sare, fie ca urmare a unor act¸iuni externe sau interne programului, operat¸ia de desenare va fi executat˘a pentru toate containerele, ˆıncepˆand cu cel de la nivelul superior.

11.7. DESENAREA

337

Desenarea se bazeaz˘a pe modelul AWT, metoda cea mai important˘a fiind paint, apelat˘a automat ori de cˆate ori este necesar. Pentru componentele Swing, aceast˘a metod˘a are ˆıns˘a o implementare specific˘a ¸si nu trebuie supradefinit˘ a. Aceasta este responsabil˘a cu apelul metodelor Swing ce deseneaz˘a componenta ¸si anume: • paintComponent - Este principala metod˘a pentru desenare ce este supradefinit˘a pentru fiecare component˘a Swing ˆın parte pentru a descrie reprezentarea sa grafic˘a. Implicit, ˆın cazul ˆın care componenta este opac˘a metoda deseneaz˘a suprafat¸a sa cu culoarea de fundal, dup˘a care va executa desenarea propriu-zis˘a. • paintBorder - Deseneaz˘a chenarele componentei (dac˘a exist˘a). Nu trebuie supradefinit˘a. • paintChildren - Solicit˘a desenarea componentelor cont¸inute de aceast˘a component˘a (dac˘a exist˘a). Nu trebuie supradefinit˘a. Metoda paint este responsabil˘a cu apelul metodelor amintite mai sus ¸si realizarea unor optimiz˘ari legate de procesul de desenare, cum ar fi implementarea mecanismului de double-buffering. De¸si este posibil˘a supradefinirea ei, acest lucru nu este recomandat, din motivele amintite mai sus. Ca ¸si ˆın AWT, dac˘a se dore¸ste redesenarea explicit˘a a unei componente se va apela metoda repaint. In cazul ˆın care dimensiunea sau pozit¸ia componentei s-au schimbat, apelul metodei revalidate va precede apelul lui repaint.

Atent¸ie Intocmai ca ˆın AWT, desenarea este realizat˘a de firul de execut¸ie care se ocup˘a cu transmiterea evenimentelor. Pe perioada ˆın care acesta este ocupat cu transmiterea unui mesaj nu va fi f˘acut˘a nici o desenare. De asemenea, dac˘a acesta este blocat ˆıntr-o operat¸iune de desenare ce consum˘a mult timp, pe perioada respectiv˘a nu va fi transmis nici un mesaj.

338

11.7.2

CAPITOLUL 11. SWING

Considerat¸ii generale

In continuare vom prezenta cˆateva considerat¸ii generale legate de diferite aspecte ale desen˘arii ˆın cadrul modelului Swing.

Afi¸sarea imaginilor In AWT afi¸sarea unei imagini era realizat˘a uzual prin supradefinirea clasei Canvas ¸si desenarea imaginii ˆın metoda paint a acesteia. In Swing, exist˘a cˆateva solut¸ii mai simple pentru afi¸sarea unei imagini, cea mai utilizat˘a fiind crearea unei etichete (JLabel) sau a unui buton (JButton) care s˘a aib˘a setat˘a o anumit˘a imagine pe suprafat¸a sa. Imaginea respectiv˘a trebuie creat˘a folosind clasa ImageIcon. ImageIcon img = new ImageIcon("smiley.gif"); JLabel label = new JLabel(img);

Transparent¸a Cu ajutorul metodei setOpaque poate fi controlat˘a opacitatea componentelor Swing. Aceasta este o facilitate extrem de important˘a deoarece permite crearea de componente care nu au form˘a rectangular˘a. De exemplu, un buton circular va fi construit ca fiind transparent (setOpaque(false)) ¸si va desena ˆın interiorul s˘au o elips˘a umplut˘a cu o anumit˘a culoare. Evident, este necesar˘a implementarea de cod specific pentru a trata ap˘asarea acestui tip de buton. Trabsparent¸a ˆıns˘a vine cu un anumit pret¸, deoarece pentru componentele transparente vor trebui redesenate containerele pe care se g˘ase¸ste aceasta, ˆıncetinind astfel procesul de afi¸sare. Din acest motiv, de fiecare dat˘a cˆand este cazul, se recomand˘a setarea componentelor ca fiind opace (setOpaque(true)).

Dimensiunile componentelor Dup˘a cum ¸stim, orice component˘a este definit˘a de o suprafat¸˘a rectangular˘a. Dimensiunile acestei pot fi obt¸inute cu metodele getSize, getWidth, getHeight. Acestea includ ˆıns˘a ¸si dimsniunile chenarelor, evident dac˘a acestea exist˘a. Suprafat¸a ocupat˘a de acestea poate fi aflat˘a cu metoda getInsets

11.7. DESENAREA

339

ce va returna un obiect de tip Insets ce specific˘a num˘arul de pixeli ocupat¸i cu chenare ˆın jurul componentei. public void paintComponent(Graphics g) { ... Insets insets = getInsets(); int currentWidth = getWidth() - insets.left - insets.right; int currentHeight = getHeight() - insets.top - insets.bottom; ... }

Contexte grafice Argumentul metodei paintComponent este de tip Graphics ce ofer˘a primitivele standard de desenare. In majoritatea cazurilor ˆıns˘a, argumentul este de fapt de tip Graphics2D, clas˘a ce extinde Graphics ¸si pune la dispozit¸ie metode mai sofisitcate de desenare cunoscute sub numele de Java2D. Pentru a avea acces la API-ul Java2D, este suficient s˘a facem conversia argumentului ce descrie contextul grafic: public void paintComponent(Graphics g) { Graphics2D g2d = (Graphics2D)g; // Desenam apoi cu g2d ... } In Swing, pentru a eficientiza desenarea, obiectul de tip Graphics primit ca argument de metoda paintComponent este refolosit pentru desenarea componentei, a chenarelor ¸si a fiilor s˘ai. Din acest motiv este foarte important ca atunci cˆand supradefinim metoda paintComponent s˘a ne asigur˘am c˘a la terminarea metodei starea obiectului Graphics este aceea¸si ca la ˆınceput. Acest lucru poate fi realizat fie explicit, fie folosind o copie a contextului grafic primit ca argument: // 1.Explicit Graphics2D g2d = (Graphics2D)g; g2d.translate(x, y); // modificam contexul ... g2d.translate(-x, -y); // revenim la starea initiala

340

CAPITOLUL 11. SWING

// 2. Folosirea unei copii Graphics2D g2d = (Graphics2D)g.create(); g2d.translate(x, y); ... g2d.dispose();

11.8

Look and Feel

Prin sintagma ’Look and Feel’ (L&F) vom ˆınt¸elege modul ˆın care sunt desenate componentele Swing ¸si felul ˆın care acestea interact¸ioneaz˘a cu utilizatorul. Posibilitatea de a alege ˆıntre diferite moduri L&F are avantajul de a oferi prezentarea unei aplicat¸ii ˆıntr-o form˘a grafic˘a care s˘a corespund˘a preferint¸elor utilizatorilor. In principiu, variantele originale de L&F furnizate ˆın distribut¸ia standard ofereau modalitatea ca o interfat¸˘a Swing fie s˘a se ˆıncadreze ˆın ansamblul grafic al sistemului de operare folosit, fie s˘a aib˘a un aspect specific Java. Orice L&F este descris de o clas˘a derivat˘a din LookAndFeel. Distribut¸ia standard Java include urm˘atoarele clase ce pot fi utilizate pentru selectarea unui L&F: • javax.swing.plaf.metal.MetalLookAndFeel Este varianta implicit˘a de L&F ¸si are un aspect specific Java. • com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel Varianta specific˘a sistemelor de operare Windows. Incepˆand cu versiunea 1.4.2 exist˘a ¸si implementarea pentru Windows XP . • com.sun.java.swing.plaf.mac.MacLookAndFeel Varianta specific˘a sistemelor de operare Mac. • com.sun.java.swing.plaf.motif.MotifLookAndFeel Specific˘a interfat¸a CDE/Motif. • com.sun.java.swing.plaf.gtk.GTKLookAndFeel GTK+ reprezint˘a un standard de creare a interfet¸elor grafice dezvoltat independent de limbajul Java. (GTK este acronimul de la GNU Image Manipulation Program Toolkit). Folosind acest L&F este posibil˘a ¸si

11.8. LOOK AND FEEL

341

specificarea unei anumite teme prin intermediul unui fi¸sier de resurse sau folosind variabila swing.gtkthemefile, ca ˆın exemplul de mai jos: java -Dswing.gtkthemefile=temaSpecifica/gtkrc App Specificare unei anumite interfet¸e L&F poate fi realizat˘a prin mai multe modalit˘a¸ti.

Folosirea clasei UImanager Clasa UIManager pune la dispozit¸ie o serie de metode statice pentru selectarea la momentul execut¸iei a uni anumit L&F, precum ¸si pentru obt¸inerea unor variante specifice: • getLookAndFeel - Obt¸ine varianta curent˘a, returnˆand un obiect de tip LookAndFeel. • setLookAndFeel - Seteaz˘a modul curet L&F. Metoda prime¸ste ca argument un obiect dintr-o clas˘a derivat˘a din LookAndFeel, fie un ¸sir de caractere cu numele complet al clasei L&F. • getSystemLookAndFeelClassName - Obt¸ine variant˘a specific˘a sistemului de operare folosit. In cazul ˆın care nu exist˘a nici o astfel de clas˘a, returneaz˘a varianta standard. • getCrossPlatformLookAndFeelClassName - Returneaz˘a interfat¸a grafic˘a standard Java (JLF). // Exemple: UIManager.setLookAndFeel( "com.sun.java.swing.plaf.motif.MotifLookAndFeel"); UIManager.setLookAndFeel( UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());

Setarea propriet˘ a¸tii swing.defaultlaf Exist˘a posibilitatea de a specifica varianta de L&F a aplicat¸ie direct de la linia de comand˘a prin setarea proprietˆa¸tii swing.defaultlaf:

342

CAPITOLUL 11. SWING

java -Dswing.defaultlaf= com.sun.java.swing.plaf.gtk.GTKLookAndFeel App java -Dswing.defaultlaf= com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel App O alt˘a variant˘a de a seta aceast˘a proprietate este schimbarea ei direct ˆın fi¸sierul swing.properties situat ˆın subdirectorul lib al distribut¸iei Java. # Swing properties swing.defaultlaf= com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel Ordinea ˆın care este aleas˘a clasa L&F este urm˘atoarea: 1. Apelul explicit al metodei UIManager.setLookAndFeel ˆınaintea cre˘arii unei componente Swing. 2. Proprietatea swing.defaultlaf specificat˘a de la linia de comand˘a. 3. Proprietatea swing.defaultlaf specificat˘a ˆın fi¸sierul swing.properties. 4. Clasa standard Java (JLF).

Exist˘a posibilitatea de a schimba varianta de L&F chiar ¸si dup˘a afi¸sarea componentelor. Acesta este un proces care trebuie s˘a actualizeze ierarhiile de componente, ˆıncepˆand cu containerele de nivel ˆınalt ¸si va fi realizat prin apelul metodei SwingUtilities.updateComponentTreeUI ce va primi ca argument r˘ad˘acina unei ierarhii. Secvent¸a care efectueaz˘a aceast˘a operat¸ie pentru o fereastr˘a f este: UIManager.setLookAndFeel(numeClasaLF); SwingUtilities.updateComponentTreeUI(f); f.pack();

Capitolul 12 Fire de execut¸ie 12.1

Introducere

Firele de execut¸ie fac trecerea de la programarea secvent¸ial˘a la programarea concurent˘a. Un program secvent¸ial reprezint˘a modelul clasic de program: are un ˆınceput, o secvent¸˘a de execut¸ie a instruct¸iunilor sale ¸si un sfˆar¸sit. Cu alte cuvinte, la un moment dat programul are un singur punct de execut¸ie. Un program aflat ˆın execut¸ie se nume¸ste proces. Un sistem de operare monotasking, cum ar fi fi MS-DOS, nu este capabil s˘a execute decˆat un singur proces la un moment dat, ˆın timp ce un sistem de operare multitasking, cum ar fi UNIX sau Windows, poate rula oricˆate procese ˆın acela¸si timp (concurent), folosind diverse strategii de alocare a procesorului fiec˘aruia dintre acestea. Am reamintit acest lucru deoarece not¸iunea de fir de execut¸ie nu are sens decˆat ˆın cadrul unui sistem de operare multitasking. Un fir de execut¸ie este similar unui proces secvent¸ial, ˆın sensul c˘a are un ˆınceput, o secvent¸˘a de execut¸ie ¸si un sfˆar¸sit. Diferenta dintre un fir de execut¸ie ¸si un proces const˘a ˆın faptul c˘a un fir de execut¸ie nu poate rula independent ci trebuie s˘a ruleze ˆın cadrul unui proces. Definit¸ie Un fir de execut¸ie este o succesiune scevent¸ial˘a de instruct¸iuni care se execut˘a ˆın cadrul unui proces.

343

344

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE Program (proces)

Program (proces)

Un program ˆı¸si poate defini ˆıns˘a nu doar un fir de execut¸ie ci oricˆate, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a ˆın cadrul unui proces se pot executa simultan mai multe fire de execut¸ie, permit¸ˆand efectuarea concurent˘a a sarcinilor independente ale acelui program. Un fir de execut¸ie poate fi asem˘anat cu o versiune redus˘a a unui proces, ambele rulˆand simultan ¸si independent pe o structur˘a secvent¸ial˘a format˘a de instruct¸iunile lor. De asemenea, execut¸ia simultan˘a a firelor ˆın cadrul unui proces este similar˘a cu execut¸ia concurent˘a a proceselor: sistemul de operare va aloca procesorul dup˘a o anumit˘a strategie fiec˘arui fir de execut¸ie pˆan˘a la terminarea lor. Din acest motiv firele de execut¸ie mai sunt numite ¸si procese usoare. Care ar fi ˆıns˘a deosebirile ˆıntre un fir de execut¸ie ¸si un proces ? In primul, rˆand deosebirea major˘a const˘a ˆın faptul c˘a firele de execut¸ie nu pot rula decˆat ˆın cadrul unui proces. O alt˘a deosebire rezult˘a din faptul c˘a fiecare proces are propria sa memorie (propriul s˘au spat¸iu de adrese) iar la crearea unui nou proces (fork) este realizat˘a o copie exact˘a a procesului p˘arinte: cod ¸si date, ˆın timp ce la crearea unui fir nu este copiat decˆat codul procesului p˘arinte, toate firele de execut¸ie avˆand acces la acelea¸si date, datele procesului original. A¸sadar, un fir mai poate fi privit ¸si ca un context de execut¸ie ˆın cadrul unui proces. Firele de execut¸ie sunt utile ˆın multe privint¸e, ˆıns˘a uzual ele sunt folosite pentru executarea unor operat¸ii consumatoare de timp f˘ar˘a a bloca procesul principal: calcule matematice, a¸steptarea eliber˘arii unei resurse, desenarea componentelor unei aplicat¸ii GUI, etc. De multe ori ori, firele ˆı¸si desf˘a¸soar˘a activitatea ˆın fundal ˆıns˘a, evident, acest lucru nu este obligatoriu.

12.2

Crearea unui fir de execut¸ie

Ca orice alt obiect Java, un fir de execut¸ie este o instant¸˘a a unei clase. Firele de execut¸ie definite de o clas˘a vor avea acela¸si cod ¸si, prin urmare, aceea¸si

12.2. CREAREA UNUI FIR DE EXECUT ¸ IE

345

secvent¸a de instruct¸iuni. Crearea unei clase care s˘a defineasc˘a fire de execut¸ie poate fi facut˘a prin dou˘a modalit˘a¸ti: • prin extinderea clasei Thread. • prin implementarea interfet¸ei Runnable. Orice clas˘a ale c˘arei instant¸e vor fi executate separat ˆıntr-un fir propriu trebuie declarat˘a ca fiind de tip Runnable. Aceasta este o interfat¸˘a care cont¸ine o singur˘a metod˘a ¸si anume metoda run. A¸sadar, orice clas˘a ce descrie fire de execut¸ie va cont¸ine metoda run ˆın care este implementat codul ce va fi rulat. Interfat¸a Runnable este conceput˘a ca fiind un protocol comun pentru obiectele care doresc s˘a execute un anumit cod pe durata existent¸ei lor. Cea mai important˘a clas˘a care implementeaz˘a interfat¸a Runnable este Thread. Aceasta implementeaz˘a un fir de execut¸ie generic care, implicit, nu face nimic; cu alte cuvinte, metoda run nu cont¸ine nici un cod. Orice fir de execut¸ie este o instant¸˘a a clasei Thread sau a unei subclase a sa.

12.2.1

Extinderea clasei Thread

Cea mai simpl˘a metod˘a de a crea un fir de execut¸ie care s˘a realizeze o anumit˘a act¸iune este prin extinderea clasei Thread ¸si supradefinirea metodei run a acesteia. Formatul general al unei astfel de clase este: public class FirExcecutie extends Thread { public FirExcecutie(String nume) { // Apelam constructorul superclasei super(nume); } public void run() { // Codul firului de executie ... } } Prima metod˘a a clasei este constructorul, care prime¸ste ca argument un ¸sir ce va reprezenta numele firului de execut¸ie. In cazul ˆın care nu vrem s˘a d˘am nume firelor pe care le cre˘am, atunci putem renunt¸a la supradefinirea

346

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

acestui constructor ¸si s˘a folosim constructorul implicit, f˘ar˘a argumente, care creeaz˘a un fir de execut¸ie f˘ar˘a nici un nume. Ulterior, acesta poate primi un nume cu metoda setName. Evident, se pot defini ¸si alt¸i constructori, ace¸stia fiinde utili atunci cˆand vrem s˘a trimitem diver¸si parametri de init¸ializare firului nostru. A dou˘a metod˘a este metoda run, ”inima” oric˘arui fir de execut¸ie, ˆın care scriem efectiv codul care trebuie s˘a se execute. Un fir de execut¸ie creat nu este automat pornit, lansarea s˘a fiind realizeaz˘a de metoda start, definit˘a ˆın clasa Thread. // Cream firul de executie FirExecutie fir = new FirExecutie("simplu"); // Lansam in executie fir.start(); S˘a consider˘am ˆın continuare un exemplu ˆın care definim un fir de execut¸ie ce afi¸seaz˘a numerele ˆıntregi dintr-un interval, cu un anumit pas. Listing 12.1: Folosirea clasei Thread class AfisareNumere extends Thread { private int a , b , pas ; public AfisareNumere ( int a , int b , int pas ) { this . a = a ; this . b = b ; this . pas = pas ; } public void run () { for ( int i = a ; i <= b ; i += pas ) System . out . print ( i + " " ) ; } } public class TestThread { public static void main ( String args []) { AfisareNumere fir1 , fir2 ; fir1 = new AfisareNumere (0 , 100 , 5) ; // Numara de la 0 la 100 cu pasul 5 fir2 = new AfisareNumere (100 , 200 , 10) ;

12.2. CREAREA UNUI FIR DE EXECUT ¸ IE

347

// Numara de la 100 la 200 cu pasul 10 fir1 . start () ; fir2 . start () ; // Pornim firele de executie // Ele vor fi distruse automat la terminarea lor } }

Gˆandind secvent¸ial, s-ar crede c˘a acest program va afi¸sa prima dat˘a numerele de la 0 la 100 cu pasul 5, apoi numerele de la 100 la 200 cu pasul 10, ˆıntrucˆat primul apel este c˘atre contorul fir1, deci rezultatul afi¸sat pe ecran ar trbui s˘a fie: 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 In realitate ˆıns˘a, rezultatul obt¸inut va fi o intercalare de valori produse de cele dou˘a fire ce ruleaz˘a simultan. La rul˘ari diferite se pot obt¸ine rezultate diferite deoarece timpul alocat fiec˘arui fir de execut¸ie poate s˘a nu fie acela¸si, el fiind controlat de procesor ˆıntr-o manier˘a ”aparent” aleatoare. Un posibil rezultat al programului de mai sus: 0 100 5 110 10 120 15 130 20 140 25 150 160 170 180 190 200 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

12.2.2

Implementarea interfet¸ei Runnable

Ce facem ˆıns˘a cˆand dorim s˘a cre˘am o clas˘a care instant¸iaz˘a fire de execut¸ie dar aceasta are deja o superclas˘a, ¸stiind c˘a ˆın Java nu este permis˘a mo¸stenirea multipl˘a ? class FirExecutie extends Parinte, Thread // incorect ! In acest caz, nu mai putem extinde clasa Thread ci trebuie s˘a implement˘am direct interfat¸a Runnable. Clasa Thread implementeaz˘a ea ˆıns˘a¸si interfat¸a Runnable ¸si, din acest motiv, la extinderea ei obt¸ineam implementarea indirect˘a a interfet¸ei. A¸sadar, interfat¸˘a Runnable permite unei clase s˘a fie activ˘a, f˘ar˘a a extinde clasa Thread. Interfat¸a Runnable se g˘ase¸ste ˆın pachetul java.lang ¸si este definit˘a astfel:

348

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

public interface Runnable { public abstract void run(); } Prin urmare, o clas˘a care instant¸iaz˘a fire de execut¸ie prin implementarea interfet¸ei Runnable trebuie obligatoriu s˘a implementeze metoda run. O astfel de clas˘a se mai nume¸ste clas˘ a activ˘ a ¸si are urm˘atoarea structur˘a: public class ClasaActiva implements Runnable { public void run() { //Codul firului de executie ... } } Spre deosebire de modalitatea anterioar˘a, se pierde ˆıns˘a tot suportul oferit de clasa Thread. Simpla instant¸iere a unei clase care implemeneaz˘a interfat¸a Runnable nu creeaz˘a nici un fir de execut¸ie, crearea acestora trebuind f˘acut˘a explicit. Pentru a realiza acest lucru trebuie s˘a instant¸iem un obiect de tip Thread ce va reprezenta firul de execut¸ie propriu zis al c˘arui cod se gase¸ste ˆın clasa noastr˘a. Acest lucru se realizeaz˘a, ca pentru orice alt obiect, prin instruct¸iunea new, urmat˘a de un apel la un constructor al clasei Thread, ˆıns˘a nu la oricare dintre ace¸stia. Trebuie apelat constructorul care s˘a primeasc˘a drept argument o instant¸˘a a clasei noastre. Dup˘a creare, firul de execut¸ie poate fi lansat printr-un apel al metodei start. ClasaActiva obiectActiv = new ClasaActiva(); Thread fir = new Thread(obiectActiv); fir.start(); Aceste operat¸iuni pot fi f˘acute chiar ˆın cadrul clasei noastre: public class FirExecutie implements Runnable { private Thread fir = null; public FirExecutie() if (fir == null) { fir = new Thread(this);

12.2. CREAREA UNUI FIR DE EXECUT ¸ IE

349

fir.start(); } } public void run() { //Codul firului de executie ... } } Specificarea argumentului this ˆın constructorul clasei Thread determin˘a crearea unui fir de execut¸ie care, la lansarea sa, va apela metoda run din clasa curent˘a. A¸sadar, acest constructor accept˘a ca argument orice instant¸˘a a unei clase ”Runnable”. Pentru clasa FirExecutie dat˘a mai sus, lansarea firului va fi f˘acut˘a automat la instant¸ierea unui obiect al clasei: FirExecutie fir = new FirExecutie();

Atent¸ie Metoda run nu trebuie apelat˘a explicit, acest lucru realizˆandu-se automat la apelul metodei start. Apelul explicit al metodei run nu va furniza nici o eroare, ˆıns˘a aceasta va fi executat˘a ca orice alt˘a metoda, ¸si nu separat ˆıntr-un fir.

S˘a consider˘am urm˘atorul folosind interfat¸a Runnable. anumit tip, pe o suprafat¸˘a de fire de execut¸ie care vor rula suprafat¸a sa.

exemplu ˆın care cre˘am dou˘a fire de execut¸ie Fiecare fir va desena figuri geometrice de un desenare de tip Canvas. Vom porni apoi dou˘a concurent, desenˆand figuri diferite, fiecare pe

Listing 12.2: Folosirea interfet¸ei Runnable import java . awt .*; import java . awt . event .*; class Plansa extends Canvas implements Runnable { // Deoarece Plansa extinde Canvas ,

350

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

// nu mai putem extinde clasa Thread Dimension dim = new Dimension (300 , 300) ; Color culoare ; String figura ; int x =0 , y =0 , r =0; public Plansa ( String figura , Color culoare ) { this . figura = figura ; this . culoare = culoare ; } public Dimension getPreferredSize () { return dim ; } public void paint ( Graphics g ) { // Desenam un chenar g . setColor ( Color . black ) ; g . drawRect (0 , 0 , dim . width -1 , dim . height -1) ; // Desenam figura la coordonatele calculate // de firul de executie g . setColor ( culoare ) ; if ( figura . equals ( " patrat " ) ) g . drawRect (x , y , r , r ) ; else if ( figura . equals ( " cerc " ) ) g . drawOval (x , y , r , r ) ; } public void update ( Graphics g ) { paint ( g ) ; // Supradefinim update ca sa nu mai // fie stearsa suprafata de desenare } public void run () { /* Codul firului de executie : Afisarea a 100 de figuri geometrice la pozitii si dimensiuni calculate aleator . Intre doua afisari , facem o pauza de 50 ms */ for ( int i =0; i <100; i ++) {

12.2. CREAREA UNUI FIR DE EXECUT ¸ IE x = ( int ) ( Math . random () * dim . width ) ; y = ( int ) ( Math . random () * dim . height ) ; r = ( int ) ( Math . random () * 100) ; try { Thread . sleep (50) ; } catch ( InterruptedEx c e p t i o n e ) {} repaint () ; } } } class Fereastra extends Frame { public Fereastra ( String titlu ) { super ( titlu ) ; this . addWindowListener ( new WindowAdapter () { public void windowClosing ( WindowEvent e ) { System . exit (0) ; } }) ; // Cream doua obiecte active de tip Plansa Plansa p1 = new Plansa ( " patrat " , Color . blue ) ; Plansa p2 = new Plansa ( " cerc " , Color . red ) ; // Acestea extind Canvas , le plasam pe fereastra setLayout ( new GridLayout (1 , 2) ) ; add ( p1 ) ; add ( p2 ) ; pack () ; // Pornim doua fire de executie , care vor // actualiza desenul celor doua planse new Thread ( p1 ) . start () ; new Thread ( p2 ) . start () ; } } public class TestRunnable { public static void main ( String args []) { Fereastra f = new Fereastra ( " Test Runnable " ) ; f . show () ; } }

351

352

12.3

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

Ciclul de viat¸˘ a al unui fir de execut¸ie

Fiecare fir de execut¸ie are propriul s˘au ciclu de viat¸˘a: este creat, devine activ prin lansarea sa ¸si, la un moment dat, se termin˘a. In continuare, vom analiza mai ˆındeaproape st˘arile ˆın care se poate g˘asi un fir de execut¸ie. Diagrama de mai jos ilustreaz˘a generic aceste st˘ari precum ¸si metodele care provoaca tranzit¸ia dintr-o stare ˆın alta:

A¸sadar, un fir de execut¸ie se poate g˘asi ˆın una din urm˘atoarele patru st˘ari: • ”New Thread” • ”Runnable” • ”Not Runnable” • ”Dead”

Starea ”New Thread” Un fir de execut¸ie se g˘ase¸ste ˆın aceast˘a stare imediat dup˘a crearea sa, cu alte cuvinte dup˘a instant¸ierea unui obiect din clasa Thread sau dintr-o subclas˘a a sa. Thread fir = new Thread(obiectActiv); // fir se gaseste in starea "New Thread"

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

353

In aceast˘a stare firul este ”vid”, el nu are alocate nici un fel de resurse sistem ¸si singura operat¸iune pe care o putem executa asupra lui este lansarea ˆın execut¸ie, prin metoda start. Apelul oric˘arei alte metode ˆın afar˘a de start nu are nici un sens ¸si va provoca o except¸ie de tipul IllegalThreadStateException.

Starea ”Runnable” Dup˘a apelul metodei start un fir va trece ˆın starea ”Runnable”, adic˘a va fi ˆın execut¸ie. fir.start(); //fir se gaseste in starea "Runnable" Metoda start realizez˘a urm˘atoarele operat¸iuni necesare rul˘arii firului de execut¸ie: • Aloc˘a resursele sistem necesare. • Planific˘a firul de execut¸ie la procesor pentru a fi lansat. • Apeleaz˘a metoda run a obiectului activ al firului. Un fir aflat ˆın starea ”Runnable” nu ˆınseamn˘a neap˘arat c˘a se g˘a¸seste efectiv ˆın execut¸ie, adic˘a instruct¸iunile sale sunt interpretate de procesor. Acest lucru se ˆıntˆampl˘a din cauza c˘a majoritatea calculatoarelor au un singur procesor iar acesta nu poate rula simultan toate firele de execut¸ie care se gasesc ˆın starea ”Runnable”. Pentru a rezolva aceasta problem˘a exist˘a o planificare care s˘a partajeze dinamic ¸si corect procesorul ˆıntre toate firele de execut¸ie care sunt ˆın starea ”Runnable”. A¸sadar, un fir care ”ruleaz˘a” poate s˘a-¸si a¸stepte de fapt rˆandul la procesor.

Starea ”Not Runnable” Un fir de execut¸ie poate ajunge ˆın aceaat˘a stare ˆın una din urm˘atoarele situat¸ii: • Este ”adormit” prin apelul metodei sleep; • A apelat metoda wait, a¸steptˆand ca o anumit˘a condit¸ie s˘a fie satisfacut˘a;

354

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

• Este blocat ˆıntr-o operat¸ie de intrare/ie¸sire. Metoda sleep este o metod˘a static˘a a clasei Thread care provoac˘a o pauz˘a ˆın timpul rul˘arii firului curent aflat ˆın execut¸ie, cu alte cuvinte ˆıl ”adoarme” pentru un timp specificat. Lungimea acestei pauze este specificat˘a ˆın milisecunde ¸si chiar nanosecunde. Intrucˆat poate provoca except¸ii de tipul InterruptedException, apelul acestei metode se face ˆıntr-un bloc de tip try-cacth: try { // Facem pauza de o secunda Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { ... } Observat¸i c˘a metoda fiind static˘a apelul ei nu se face pentru o instant¸˘a anume a clasei Thread. Acest lucru este foarte normal deoarece, la un moment dat, un singur fir este ˆın execut¸ie ¸si doar pentru acesta are sens ”adormirea” sa. In intervalul ˆın care un fir de execut¸ie ”doarme”, acesta nu va fi execut chiar dac˘a procesorul devine disponibil. Dup˘a expirarea intervalului specificat firul revine ˆın starea ”Runnable” iar dac˘a procesorul este ˆın continuare disponibil ˆısi va continua execut¸ia. Pentru fiecare tip de intrare ˆın starea ”Not Runnable”, exist˘a o secvent¸˘a specific˘a de ie¸sire din starea repectiv˘a, care readuce firul de execut¸ie ˆın starea ”Runnable”. Acestea sunt: • Dac˘a un fir de execut¸ie a fost ”adormit”, atunci el devine ”Runnable” doar dup˘a scurgerea intervalului de timp specificat de instruct¸iunea sleep. • Dac˘a un fir de execut¸ie a¸steapt˘a o anumit˘a condit¸ie, atunci un alt obiect trebuie s˘a ˆıl informeze dac˘a acea condit¸ie este ˆındeplinit˘a sau nu; acest lucru se realizeaz˘a prin instruct¸iunile notify sau notifyAll (vezi ”Sincronizarea firelor de execut¸ie”). • Dac˘a un fir de execut¸ie este blocat ˆıntr-o operat¸iune de intrare/ie¸sire atunci el redevine ”Runnable” atunci cˆand acea operat¸iune s-a terminat.

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

355

Starea ”Dead” Este starea ˆın care ajunge un fir de execut¸ie la terminarea sa. Un fir nu poate fi oprit din program printr-o anumit˘a metod˘a, ci trebuie s˘a se termine ˆın mod natural la ˆıncheierea metodei run pe care o execut˘a. Spre deosebire de versiunile curente ale limbajului Java, ˆın versiunile mai vechi exista metoda stop a clasei Thread care termina fort¸at un fir de execut¸ie, ˆıns˘a aceasta a fost eliminat˘a din motive de securitate. A¸sadar, un fir de execut¸ie trebuie s˘a-¸si ”aranjeze” singur propria sa ”moarte”.

12.3.1

Terminarea unui fir de execut¸ie

Dup˘a cum am vazut, un fir de execut¸ie nu poate fi terminat fort¸at de c˘atre program ci trebuie s˘a-¸si ”aranjeze” singur terminarea sa. Acest lucru poate fi realizat ˆın dou˘a modalit˘a¸ti: 1. Prin scrierea unor metode run care s˘a-¸si termine execut¸ia ˆın mod natural. La terminarea metodei run se va termina automat ¸si firul de execut¸ie, acesta intrˆand ˆın starea Dead. Ambele exemple anteriorare se ˆıncadreaz˘a ˆın aceast˘a categorie. // Primul exemplu public void run() { for(int i = a; i <= b; i += pas) System.out.print(i + " " ); } Dup˘a afi¸sarea numerelor din intervalul specificat, metoda se termin˘a ¸si, odat˘a cu ea, se va termina ¸si firul de execut¸ie repsectiv. 2. Prin folosirea unei variabile de terminare. In cazul cˆand metoda run trebuie s˘a execute o bucl˘a infinit˘a atunci aceasta trebuie controlat˘a printr-o variabil˘a care s˘a opreasc˘a ciclul atunci cˆand dorim ca firul de execut¸ie s˘a se termine. Uzual, vom folosi o variabil˘a membr˘a a clasei care descrie firul de execut¸ie care fie este public˘a, fie este asociat˘a cu o metod˘a public˘a care permite schimbarea valorii sale. S˘a consider˘am exemplul unui fir de execut¸ie care trebuie s˘a numere secundele scurse pˆan˘a la ap˘asarea tastei Enter.

356

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE Listing 12.3: Folosirea unei variabile de terminare

import java . io .*; class NumaraSecunde extends Thread { public int sec = 0; // Folosim o variabila de terminare public boolean executie = true ; public void run () { while ( executie ) { try { Thread . sleep (1000) ; sec ++; System . out . print ( " . " ) ; } catch ( Interr u pt ed Ex ce pt io n e ) {} } } } public class TestTerminare { public static void main ( String args []) throws IOException { NumaraSecunde fir = new NumaraSecunde () ; fir . start () ; System . out . println ( " Apasati tasta Enter " ) ; System . in . read () ; // Oprim firul de executie fir . executie = false ; System . out . println ( "S - au scurs " + fir . sec + " secunde " ) ; } }

Nu este necesar˘a distrugerea explicit˘a a unui fir de execut¸ie. Sistemul Java de colectare a ”gunoiului” se ocup˘a de acest lucru. Setarea valorii null pentru variabila care referea instant¸a firului de execut¸ie va u¸sura ˆıns˘a activitatea procesului gc. Metoda System.exit va oprit fort¸at toate firele de execut¸ie ¸si va termina aplicat¸ia curent˘a.

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

357

Pentru a testa dac˘a un fir de execut¸ie a fost pornit dar nu s-a terminat ˆınc˘a putem folosi metoda isAlive. Metoda returneaz˘a: • true - dac˘a firul este ˆın una din st˘arile ”Runnable” sau ”Not Runnable” • false - dac˘a firul este ˆın una din starile ”New Thread” sau ”Dead” Intre st˘arile ”Runnable” sau ”Not Runnable”, repectiv ”New Thread” sau ”Dead” nu se poate face nici o diferent¸iere. NumaraSecunde fir = new NumaraSecunde(); // isAlive retuneaza false (starea este New Thread) fir.start(); // isAlive retuneaza true (starea este Runnable) fir.executie = false; // isAlive retuneaza false (starea este Dead)

12.3.2

Fire de execut¸ie de tip ”daemon”

Un proces este considerat ˆın execut¸ie dac˘a cont¸ine cel put¸in un fir de execut¸ie activ. Cu alte cuvinte, la rularea unei aplicat¸ii, ma¸sina virtual˘a Java nu se va opri decˆat atunci cˆand nu mai exist˘a nici un fir de execut¸ie activ. De multe ori ˆıns˘a dorim s˘a folosim fire care s˘a realizeze diverse activit˘a¸ti, eventual periodic, pe toat˘a durata de execut¸ie a programului iar ˆın momentul termin˘arii acestuia s˘a se termine automat ¸si firele respective. Aceste fire de execut¸ie se numesc demoni. Dup˘a crearea sa, un fir de execut¸ie poate fi f˘acut demon, sau scos din aceast˘a stare, cu metoda setDaemon. Listing 12.4: Crearea unui fir de excut¸ie de tip ”daemon” class Beeper implements Runnable { public void run () { while ( true ) { java . awt . Toolkit . getDef aultToo lkit () . beep () ; try { Thread . sleep (1000) ; } catch ( InterruptedEx c e p t i o n e ) {} }

358

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

} } public class TestDaemon { public static void main ( String args []) throws java . io . IOException { Thread t = new Thread ( new Beeper () ) ; t . setDaemon ( true ) ; t . start () ; System . out . println ( " Apasati Enter ... " ) ; System . in . read () ; // " Demonul " se termina automat // la terminarea aplicatiei } }

12.3.3

Stabilirea priorit˘ a¸tilor de execut¸ie

Majoritatea calculatoarelor au un sigur procesor, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a firele de execut¸ie trebuie s˘a-¸si ˆımpart˘a accesul la acel procesor. Execut¸ia ˆıntr-o anumit˘a ordine a mai multor fire de execut¸ie pe un num˘ar limitat de procesoare se nume¸ste planificare (scheduling). Sistemul Java de execut¸ie a programelor implementeaz˘a un algoritm simplu, determinist de planificare, cunoscut sub numele de planificare cu priorit˘ a¸ti fixate. Fiecare fir de execut¸ie Java prime¸ste la crearea sa o anumit˘a prioritate. O prioritate este de fapt un num˘ar ˆıntreg cu valori cuprinse ˆıntre MIN PRIORITY ¸si MAX PRIORITY. Implicit, prioritatea unui fir nou creat are valoarea NORM PRIORITY. Aceste trei constante sunt definite ˆın clasa Thread astfel: public static final int MAX_PRIORITY = 10; public static final int MIN_PRIORITY = 1; public static final int NORM_PRIORITY= 5; Schimbarea ulterioar˘a a priorit˘a¸tii unui fir de execut¸ie se realizeaz˘a cu metoda setPriority a clasei Thread. La nivelul sistemului de operare, exist˘a dou˘a modele de lucru cu fire de execut¸ie:

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

359

• Modelul cooperativ, ˆın care firele de execut¸ie decid cˆand s˘a cedeze procesorul; dezavantajul acestui model este c˘a unele fire pot acapara procesorul, nepermit¸ˆand ¸si execut¸ia altora pˆan˘a la terminarea lor. • Modelul preemptiv, ˆın care firele de execut¸ie pot fi ˆıntrerupte oricˆand, dup˘a ce au fost l˘asate s˘a ruleze o perioad˘a, urmˆand s˘a fie reluate dup˘a ce ¸si celelalte fire aflate ˆın execut¸ie au avut acces la procesor; acest sistem se mai nume¸ste cu ”cuante de timp”, dezavantajul s˘au fiind nevoia de a sincroniza accesul firelor la resursele comune. A¸sadar, ˆım modelul cooperativ firele de execut¸ie sunt responsabile cu partajarea timpului de execut¸ie, ˆın timp ce ˆın modelul preemptiv ele trebuie s˘a partajeze resursele comune. Deoarece specificat¸iile ma¸sinii virtuale Java nu impun folosirea unui anumit model, programele Java trebuie scrise astfel ˆıncˆat s˘a funct¸ioneze corect pe ambele modele. In continuare, vom mai detalia put¸in aceste aspecte. Planificatorul Java lucreaz˘a ˆın modul urmator: dac˘a la un moment dat sunt mai multe fire de execut¸ie ˆın starea ”Runnable”, adic˘a sunt pregatite pentru a fi rulate, planificatorul ˆıl va alege pe cel cu prioritatea cea mai mare pentru a-l executa. Doar cˆand firul de execut¸ie cu prioritate maxim˘a se termin˘a, sau este suspendat din diverse motive, va fi ales un fir cu o prioritate mai mic˘a. In cazul ˆın care toate firele au aceea¸si prioritate ele sunt alese pe rˆand, dup˘a un algoritm simplu de tip ”round-robin”. De asemenea, dac˘a un fir cu prioritate mai mare decˆat firul care se execut˘a la un moment dat solicit˘a procesorul, atunci firul cu prioritate mai mare este imediat trecut ˆın execut¸ie iar celalalt trecut ˆın asteptare. Planificatorul Java nu va ˆıntrerupe ˆıns˘a un fir de execut¸ie ˆın favoarea altuia de aceeasi prioritate, ˆıns˘a acest lucru ˆıl poate face sistemul de operare ˆın cazul ˆın care acesta aloc˘a procesorul ˆın cuante de timp (un astfel de SO este Windows). A¸sadar, un fir de execut¸ie Java cedeaz˘a procesorul ˆın una din situatiile: • un fir de execut¸ie cu o prioritate mai mare solicit˘a procesorul; • metoda sa run se termin˘a; • face explicit acest lucru apelˆand metoda yield; • timpul alocat pentru execut¸ia s˘a a expirat (pe SO cu cuante de timp).

360

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

Atent¸ie In nici un caz corectitudinea unui program nu trebuie s˘a se bazeze pe mecansimul de planificare a firelor de execut¸ie, deoarece acesta poate fi diferit de la un sistem de operare la altul.

Un fir de execut¸ie de lung˘a durat˘a ¸si care nu cedeaz˘a explicit procesorul la anumite intervale de timp astfel ˆıncˆat s˘a poata fi executate ¸si celelalte fire de execut¸ie se nume¸ste fir de execut¸ie egoist. Evident, trebuie evitat˘a scrierea lor ˆıntrucˆat acapareaz˘a pe termen nedefinit procesorul, blocˆand efectiv execut¸ia celorlalte fire de execut¸ie pˆan˘a la terminarea sa. Unele sistemele de operare combat acest tip de comportament prin metoda aloc˘arii procesorului ˆın cuante de timp fiec˘arui fir de execut¸ie, ˆıns˘a nu trebuie s˘a ne baz˘am pe acest lucru la scrierea unui program. Un fir de execut¸ie trebuie s˘a fie ”corect” fat¸˘ade celelalte fire ¸si s˘a cedeze periodic procesorul astfel ˆıncˆat toate s˘a aib˘a posibilitatea de a se executa. Listing 12.5: Exemplu de fir de execut¸ie ”egoist” class FirEgoist extends Thread { public FirEgoist ( String name ) { super ( name ) ; } public void run () { int i = 0; while ( i < 100000) { // Bucla care acapareaza procesorul i ++; if ( i % 100 == 0) System . out . println ( getName () + " a ajuns la " + i ) ; // yield () ; } } } public class TestFirEgoist { public static void main ( String args []) { FirEgoist s1 , s2 ; s1 = new FirEgoist ( " Firul 1 " ) ; s1 . setPriority ( Thread . MAX_PRIORITY ) ; s2 = new FirEgoist ( " Firul 2 " ) ; s2 . setPriority ( Thread . MAX_PRIORITY ) ;

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

361

s1 . start () ; s2 . start () ; } }

Firul de execut¸ie s1 are prioritate maxim˘a ¸si pˆan˘a nu-¸si va termina execut¸ia nu-i va permite firului s2 s˘a execute nici o instruct¸iune, acaparˆand efectiv procesorul. Rezultatul va ar˘ata astfel: Firul Firul Firul ... Firul Firul Firul Firul ... Firul Firul

1 a ajuns la 100 1 a ajuns la 200 1 a ajuns la 300 1 1 2 2

a a a a

ajuns ajuns ajuns ajuns

la la la la

99900 100000 100 200

2 a ajuns la 99900 2 a ajuns la 100000

Rezolvarea acestei probleme se face fie prin intermediul metodei statice yield a clasei Thread, care determin˘a firul de execut¸ie curent s˘a se opreasc˘a temporar, dˆand ocazia ¸si altor fire s˘a se execute, fie prin ”adormirea” temporar˘a a firului curent cu ajutorul metodei sleep. Prin metoda yield un fir de execut¸ie nu cedeaz˘a procesorul decˆat firelor de execut¸ie care au aceea¸si prioritate cu a sa ¸si nu celor cu priorit˘a¸ti mai mici. Decomentˆand linia ˆın care apel˘am yeld din exemplul anterior, execut¸ia celor dou˘a fire se va intercala. ... Firul Firul Firul Firul Firul Firul ...

1 1 2 1 2 2

a a a a a a

ajuns ajuns ajuns ajuns ajuns ajuns

la la la la la la

31900 32000 100 32100 200 300

362

12.3.4

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

Sincronizarea firelor de execut¸ie

Pˆan˘a acum am v˘azut cum putem crea fire de execut¸ie independente ¸si asincrone, cu alte cuvinte care nu depind ˆın nici un fel de execut¸ia sau de rezultatele altor fire. Exist˘a ˆıns˘a numeroase situat¸ii cˆand fire de execut¸ie separate, dar care ruleaz˘a concurent, trebuie s˘a comunice ˆıntre ele pentru a accesa diferite resurse comune sau pentru a-¸si transmite dinamic rezultatele ”muncii” lor. Cel mai elocvent scenariu ˆın care firele de execut¸ie trebuie s˘a se comunice ˆıntre ele este cunoscut sub numele de problema produc˘atorului/consumatorului, ˆın care produc˘atorul genereaz˘a un flux de date care este preluat ¸si prelucrat de c˘atre consumator. S˘a consider˘am de exemplu o aplicat¸ie Java ˆın care un fir de execut¸ie (produc˘atorul) scrie date ˆıntr-un fi¸sier ˆın timp ce alt fir de execut¸ie (consumatorul) cite¸ste date din acela¸si fi¸sier pentru a le prelucra. Sau, s˘a presupunem c˘a produc˘atorul genereaz˘a ni¸ste numere ¸si le plaseaz˘a, pe rˆand, ˆıntr-un buffer iar consumatorul cite¸ste numerele din acel buffer pentru a le procesa. In ambele cazuri avem de-a face cu fire de execut¸ie concurente care folosesc o resurs˘a comun˘a: un fi¸sier, respectiv o zon˘a de memorie ¸si, din acest motiv, ele trebuie sincronizate ˆıntr-o manier˘a care s˘a permit˘a decurgerea normal˘a a activit˘a¸tii lor.

12.3.5

Scenariul produc˘ ator / consumator

Pentru a ˆıntelege mai bine modalitatea de sincronizare a dou˘a fire de execut¸ie s˘a implement˘am efectiv o problem˘a de tip produc˘ator/consumator. S˘a consider˘am urm˘atoarea situat¸ie: • Produc˘atorul genereaz˘a numerele ˆıntregi de la 1 la 10, fiecare la un interval neregulat cuprins ˆıntre 0 ¸si 100 de milisecunde. Pe m˘asura ce le genereaz˘a ˆıncearc˘a s˘a le plaseze ˆıntr-o zon˘a de memorie (o variabil˘a ˆıntreaga) de unde s˘a fie citite de c˘atre consumator. • Consumatorul va prelua, pe rˆand, numerele generate de c˘atre produc˘ator ¸si va afi¸sa valoarea lor pe ecran. Pentru a fi accesibil˘a ambelor fire de execut¸ie, vom ˆıncapsula variabila ce va contine numerele generate ˆıntr-un obiect descris de clasa Buffer ¸si care va avea dou˘a metode put (pentru punerea unui numar ˆın buffer) ¸si get (pentru obtinerea numarului din buffer).

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

363

F˘ar˘a a folosi nici un mecanism de sincronizare clasa Buffer arat˘a astfel: Listing 12.6: Clasa Buffer f˘ar˘a sincronizare class Buffer { private int number = -1; public int get () { return number ; } public void put ( int number ) { this . number = number ; } }

Vom implementa acum clasele Producator ¸si Consumator care vor descrie cele dou˘a fire de execut¸ie. Ambele vor avea o referint¸a comun˘a la un obiect de tip Buffer prin intermediul c˘aruia ˆı¸si comunic˘a valorile. Listing 12.7: Clasele Producator ¸si Consumator class Producator extends Thread { private Buffer buffer ; public Producator ( Buffer b ) { buffer = b ; } public void run () { for ( int i = 0; i < 10; i ++) { buffer . put ( i ) ; System . out . println ( " Producatorul a pus :\ t " + i ) ; try { sleep (( int ) ( Math . random () * 100) ) ; } catch ( InterruptedE x c e p t i o n e ) { } } } } class Consumator extends Thread { private Buffer buffer ; public Consumator ( Buffer b ) { buffer = b ;

364

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

} public void run () { int value = 0; for ( int i = 0; i < 10; i ++) { value = buffer . get () ; System . out . println ( " Consumatorul a primit :\ t " + value ) ; } } } public class TestSincron izare1 { public static void main ( String [] args ) { Buffer b = new Buffer () ; Producator p1 = new Producator ( b ) ; Consumator c1 = new Consumator ( b ) ; p1 . start () ; c1 . start () ; } }

Dup˘a cum ne a¸steptam, rezultatul rul˘arii acestui program nu va rezolva nici pe departe problema propus˘a de noi, motivul fiind lipsa oric˘arei sincroniz˘ari ˆıntre cele dou˘a fire de execut¸ie. Mai precis, rezultatul va fi ceva de forma: Consumatorul Consumatorul Producatorul Consumatorul Consumatorul Consumatorul Consumatorul Consumatorul Consumatorul Consumatorul Consumatorul Producatorul Producatorul Producatorul Producatorul Producatorul

a a a a a a a a a a a a a a a a

primit: primit: pus: primit: primit: primit: primit: primit: primit: primit: primit: pus: pus: pus: pus: pus:

-1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE Producatorul Producatorul Producatorul Producatorul

a a a a

pus: pus: pus: pus:

365

6 7 8 9

Ambele fire de execut¸ie acceseaz˘a resursa comun˘a, adic˘a obiectul de tip Buffer, ˆıntr-o manier˘a haotic˘a ¸si acest lucru se ˆıntˆampla din dou motive : • Consumatorul nu a¸steapt˘a ˆınainte de a citi ca produc˘atorul s˘a genereze un num˘ar ¸si va prelua de mai multe ori acela¸si num˘ar. • Produc˘atorul nu a¸steapt˘a consumatorul s˘a preia num˘arul generat ˆınainte de a produce un altul, ˆın felul acesta consumatorul va ”rata” cu sigurant¸˘a unele numere (ˆın cazul nostru aproape pe toate). Problema care se ridic˘a ˆın acest moment este: cine trebuie s˘a se ocupe de sincronizarea celor dou˘a fire de execut¸ie : clasele Producator ¸si Consumator sau resursa comuna Buffer ? R˘aspunsul este evident: resursa comun˘a Buffer, deoarece ea trebuie s˘a permita sau nu accesul la cont¸inutul s˘au ¸si nu firele de execut¸ie care o folosesc. In felul acesta efortul sincroniz˘arii este transferat de la produc˘ator/consumator la un nivel mai jos, cel al resursei critice. Activit˘a¸tile produc˘atorului ¸si consumatorului trebuie sincronizate la nivelul resursei comune ˆın dou˘a privint¸e: • Cele dou˘a fire de execut¸ie nu trebuie s˘a acceseze simultan buffer-ul; acest lucru se realizeaz˘a prin blocarea obiectului Buffer atunci cˆand este accesat de un fir de execut¸ie, astfel ˆıncˆat nici nu alt fir de execut¸ie s˘a nu-l mai poat˘a accesa (vezi ”Monitoare”). • Cele dou˘a fire de execut¸ie trebuie s˘a se coordoneze, adic˘a produc˘atorul trebuie s˘a g˘aseasc˘a o modalitate de a ”spune” consumatorului c˘a a plasat o valoare ˆın buffer, iar consumatorul trebuie s˘a comunice produc˘atorului c˘a a preluat aceast˘a valoare, pentru ca acesta s˘a poat˘a genera o alta. Pentru a realiza aceasta comunicare, clasa Thread pune la dispozit¸ie metodele wait, notify, notifyAll. (vezi ”Semafoare”). Folosind sincronizarea clasa Buffer va ar˘ata astfel:

366

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE Listing 12.8: Clasa Buffer cu sincronizare

class Buffer { private int number = -1; private boolean available = false ; public synchronized int get () { while (! available ) { try { wait () ; // Asteapta producatorul sa puna o valoare } catch ( Inter r u p t e d E x c e p t i o n e ) { e . printStackTrace () ; } } available = false ; notifyAll () ; return number ; } public synchronized void put ( int number ) { while ( available ) { try { wait () ; // Asteapta consumatorul sa preia valoarea } catch ( Inter r u p t e d E x c e p t i o n e ) { e . printStackTrace () ; } } this . number = number ; available = true ; notifyAll () ; } }

Rezultatul obtinut va fi cel scontat: Producatorul Consumatorul Producatorul Consumatorul ... Producatorul Consumatorul

a a a a

pus: primit: pus: primit:

0 0 1 1

a pus: 9 a primit: 9

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

12.3.6

367

Monitoare

Definit¸ie Un segment de cod ce gestioneaz˘a o resurs˘a comun˘a mai multor de fire de execut¸ie separate concurente se nume¸ste sect¸iune critic˘ a. In Java, o sect¸iune critic˘a poate fi un bloc de instruct¸iuni sau o metod˘a. Controlul accesului ˆıntr-o sect¸iune critic˘a se face prin cuvˆantul cheie synchronized. Platforma Java asociaz˘a un monitor (”lac˘at”) fiec˘arui obiect al unui program aflat ˆın execut¸ie. Acest monitor va indica dac˘a resursa critic˘a este accesat˘a de vreun fir de execut¸ie sau este liber˘a, cu alte cuvinte ”monitorizeaz˘a” resursa respectiv˘a. In cazul ˆın care este accesat˘a, va pune un lac˘at pe aceasta, astfel ˆıncˆat s˘a ˆımpiedice accesul altor fire de execut¸ie la ea. In momentul cˆand resursa este eliberat˘a ”lac˘atul” va fi eliminat, pentru a permite accesul altor fire de execut¸ie. In exemplul de tip produc˘ator/consumator de mai sus, sect¸iunile critice sunt metodele put ¸si get iar resursa critic˘a comun˘a este obiectul buffer. Consumatorul nu trebuie s˘a acceseze buffer-ul cˆand producatorul tocmai pune o valoare ˆın el, iar produc˘atorul nu trebuie s˘a modifice valoarea din buffer ˆın momentul cˆand aceasta este citit˘a de c˘atre consumator. public synchronized int get() { ... } public synchronized void put(int number) { ... } S˘a observam c˘a ambele metode au fost declarate cu modificatorul synchronized. Cu toate acestea, sistemul asociaz˘a un monitor unei instant¸e a clasei Buffer ¸si nu unei metode anume. In momentul ˆın care este apelat˘a o metod˘a sincronizat˘a, firul de execut¸ie care a facut apelul va bloca obiectul a c˘arei metod˘a o acceseaz˘a, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a celelalte fire de execut¸ie nu vor mai putea accesa resursele critice ale acelui obiect. Acesta este un lucru logic, deoarece mai multe sect¸iuni critice ale unui obiect gestioneaz˘a de fapt o singur˘a resurs˘a critic˘a. In exemplul nostru, atunci cˆand producatorul apeleaz˘a metoda put pentru a scrie un num˘ar, va bloca tot obiectul buffer, astfel c˘a firul de execut¸ie

368

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

consumator nu va avea acces la metoda get, ¸si reciproc. public synchronized void put(int number) { // buffer blocat de producator ... // buffer deblocat de producator } public synchronized int get() { // buffer blocat de consumator ... // buffer deblocat de consumator }

Monitoare fine Adeseori, folosirea unui monitor pentru ˆıntreg obiectul poate fi prea restrictiv˘a. De ce s˘a bloc˘am toate resursele unui obiect dac˘a un fir de execut¸ie nu dore¸ste decˆat accesarea uneia sau a cˆatorva dintre ele ? Deoarece orice obiect are un monitor, putem folosi obiecte fictive ca lac˘ate pentru fiecare din resursele obiectului nostru, ca ˆın exemplul de mai jos: class MonitoareFine { //Cele doua resurse ale obiectului Resursa x, y; //Folosim monitoarele a doua obiecte fictive Object xLacat = new Object(), yLacat = new Object(); public void metoda() { synchronized(xLacat) { // Accesam resursa x } // Cod care nu foloseste resursele comune ... synchronized(yLacat) { // Accesam resursa y }

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

369

... synchronized(xLacat) { synchronized(yLacat) { // Accesam x si y } } ... synchronized(this) { // Accesam x si y } } } Metoda de mai sus nu a fost declarat˘a cu synchronized ceea ce ar fi determinat blocarea tuturor resurselor comune la accesarea obiectului respectiv de un fir de execut¸ie, ci au fost folosite monitoarele unor obiecte fictive pentru a controla folosirea fiec˘arei resurs˘a ˆın parte.

12.3.7

Semafoare

Obiectul de tip Buffer din exemplul anterior are o variabil˘a membr˘a privat˘a numit˘a number, ˆın care este memorat num˘arul pe care ˆıl comunic˘a producatorul ¸si pe care ˆıl preia consumatorul. De asemenea, mai are o variabil˘a privat˘a logic˘a available care ne d˘a starea buffer-ului: dac˘a are valoarea true ˆınseamn˘a c˘a produc˘atorul a pus o valoare ˆın buffer ¸si consumatorul nu a preluat-o ˆınca; dac˘a este false, consumatorul a preluat valoarea din buffer dar produc˘atorul nu a pus deocamdat˘a alta la loc. Deci, la prima vedere, metodele clasei Buffer ar trebui s˘a arate astfel: public synchronized int get() { while (!available) { // Nimic - asteptam ca variabila sa devina true } available = false; return number; } public synchronized int put(int number) { while (available) {

370

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE // Nimic - asteptam ca variabila sa devina false } available = true; this.number = number;

} Varianta de mai sus, de¸si pare corect˘a, nu este. Aceasta deoarece implementarea metodelor este ”selfish”, cele dou˘a metode ˆısi asteapt˘a ˆın mod egoist condit¸ia de terminare. Ca urmare, corectitudinea funct¸ion˘arii va depinde de sistemul de operare pe care programul este rulat, ceea ce reprezint˘a o gre¸seal˘a de programare. Punerea corect˘a a unui fir de execut¸ie ˆın asteptare se realizeaz˘a cu metoda wait a clasei Thread, care are urm˘atoarele forme: void wait( ) void wait( long timeout ) void wait( long timeout, long nanos ) Dup˘a apelul metodei wait, firul de execut¸ie curent elibereaz˘a monitorul asociat obiectului respectiv ¸si a¸steapt˘a ca una din urm˘atoarele condit¸ii s˘a fie ˆındeplinit˘a: • Un alt fir de execut¸ie informeaz˘a pe cei care ”a¸steapt˘a” la un anumit monitor s˘a se ”trezeasc˘a” - acest lucru se realizeaz˘a printr-un apel al metodei notifyAll sau notify. • Perioada de a¸stepatare specificat˘a a expirat. Metoda wait poate produce except¸ii de tipul InterruptedException, atunci cˆand firul de execut¸ie care a¸steapt˘a (este deci ˆın starea ”Not Runnable”) este ˆıntrerupt din a¸steptare ¸si trecut fort¸at ˆın starea ”Runnable”, de¸si condit¸ia a¸steptat˘a nu era ˆınc˘a ˆındeplinit˘a. Metoda notifyAll informeaz˘a toate firele de execut¸ie care sunt ˆın asteptare la monitorul obiectului curent ˆındeplinirea condit¸iei pe care o a¸steptau. Metoda notify informeaz˘a doar un singur fir de execut¸ie, specificat ca argument. Reamintim varianta corect˘a a clasei Buffer: Listing 12.9: Folosirea semafoarelor class Buffer { private int number = -1;

˘ AL UNUI FIR DE EXECUT 12.3. CICLUL DE VIAT ¸A ¸ IE

371

private boolean available = false ; public synchronized int get () { while (! available ) { try { wait () ; // Asteapta producatorul sa puna o valoare } catch ( InterruptedE x ce pt io n e ) { e . printStackTrace () ; } } available = false ; notifyAll () ; return number ; } public synchronized void put ( int number ) { while ( available ) { try { wait () ; // Asteapta consumatorul sa preia valoarea } catch ( InterruptedE x c e p t i o n e ) { e . printStackTrace () ; } } this . number = number ; available = true ; notifyAll () ; } }

12.3.8

Probleme legate de sincronizare

Din p˘acate, folosirea monitoarelor ridic˘a ¸si unele probleme. S˘a analiz˘am cˆateva dintre ele ¸si posibilele lor solut¸ii: Deadlock Deadlock-ul este o problem˘a clasic˘a ˆıntr-un mediu ˆın care ruleaz˘a mai multe fire de execut¸ie ¸si const˘a ˆın faptul c˘a, la un moment dat, ˆıntreg procesul se poate bloca deoarece unele fire a¸steapt˘a deblocarea unor monitoare care nu se vor debloca niciodat˘a. Exist˘a numeroase exemple ˆın acest sens, cea mai cunoscut˘a fiind ”Problema filozofilor”. Reformulat˘a, s˘a ne imagin˘am dou˘a persoane ”A” ¸si ”B” (fire de execut¸ie) care stau la aceea¸si mas˘a ¸si tre-

372

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

buie s˘a foloseasc˘a ˆın comun cut¸itul ¸si furculit¸a (resursele comune) pentru a mˆanca. Evident, cele dou˘a persoane doresc obt¸inerea ambelor resurse. S˘a presupunem c˘a ”A” a ot¸inut cut¸itul ¸si ”B” furculit¸a. Firul ”A” se va bloca ˆın a¸steptarea eliber˘arii furculit¸ei iar firul ”A” se va bloca ˆın a¸stepatrea eliber˘arii cut¸itului, ceea ce conduce la starea de ”deadlock”. De¸si acest exemplu este desprins de realitate, exist˘a numeroase situat¸ii ˆın care fenomenul de ”deadlock” se poate manifesta, multe dintre acestea fiind dificil de detectat. Exist˘a cˆateva reguli ce pot fi aplicate pentru evitarea deadlock-ului: • Firele de execut¸ie s˘a solicite resursele ˆın aceea¸si ordine. Aceast˘a abordare elimin˘a situat¸iile de a¸steptare circular˘a. • Folosirea unor monitoare care s˘a controleze accesul la un grup de resurse. In cazul nostru, putem folosi un monitor ”tacˆamuri” care trebuie blocat ˆınainte de a cere furculit¸a sau cut¸itul. • Folosirea unor variabile care s˘a informeze disponibilitatea resurselor f˘ar˘a a bloca monitoarele asociate acestora. • Cel mai importat, conceperea unei arhitecturi a sistemului care s˘a evite pe cˆat posibil aparit¸ia unor potent¸iale situat¸ii de deaslock.

Variabile volatile Cuvˆantul cheie volatile a fost introdus pentru a controla unele aspecte legate de optimiz˘arile efectuate de unele compilatoare. S˘a consider˘am urm˘atorul exemplu: class TestVolatile { boolean test; public void metoda() { test = false; // * if (test) { // Aici se poate ajunge... } } }

12.4. GRUPAREA FIRELOR DE EXECUT ¸ IE

373

Un compilator care optimizeaz˘a codul, poate decide c˘a variabila test fiind setat˘a pe false, corpul if -ului nu se va executa ¸si s˘a exclud˘a secvent¸a respectiv˘a din rezultatul compil˘arii. Dac˘a aceast˘a clas˘a ar fi ˆıns˘a accesat˘a de mai multe fire de execut¸ie, variabile test ar putea fi setat˘a pe true de un alt fir, exact ˆıntre instruct¸iunile de atribuire ¸si if ale firului curent. Declararea unei variabile cu modificatorul volatile informeaz˘a compilatorul s˘a nu optimizeze codul ˆın care aceasta apare, previzionˆand valoarea pe care variabila o are la un moment dat.

Fire de execut¸ie inaccesibile Uneori firele de execut¸ie sunt blocate din alte motive decˆat a¸steptarea la un monitor, cea mai frecvent˘a situat¸ie de acest tip fiind operat¸iunile de intrare/ie¸sire (IO) blocante. Cˆand acest lucru se ˆınt˘ampl˘a celelalte fire de execut¸ie trebuie s˘a poat˘a accesa ˆın continuare obiectul. Dar dac˘a operat¸iunea IO a fost f˘acut˘a ˆıntr-o metod˘a sincronizat˘a, acest lucru nu mai este posibil, monitorul obiectului fiind blocat de firul care a¸steapt˘a de fapt s˘a realizeze operat¸ia de intrare/ie¸sire. Din acest motiv, operat¸iile IO nu trebuie f˘acute ˆın metode sincronizate.

12.4

Gruparea firelor de execut¸ie

Gruparea firelor de execut¸ie pune la dispozit¸ie un mecanism pentru manipularea acestora ca un tot ¸si nu individual. De exemplu, putem s˘a pornim sau s˘a suspend˘am toate firele dintr-un grup cu un singur apel de metod˘a. Gruparea firelor de execut¸ie se realizeaz˘a prin intermediul clasei ThreadGroup. Fiecare fir de execut¸ie Java este membru al unui grup, indiferent dac˘a specific˘am explicit sau nu acest lucru. Afilierea unui fir la un anumit grup se realizeaz˘a la crearea sa ¸si devine permanent˘a, ˆın sensul c˘a nu vom putea muta un fir dintr-un grup ˆın altul, dup˘a ce acesta a fost creat. In cazul ˆın care cre˘am un fir folosind un constructor care nu specific˘a din ce grup face parte, el va fi plasat automat ˆın acela¸si grup cu firul de execut¸ie care l-a creat. La pornirea unui program Java se creeaz˘a automat un obiect de tip ThreadGroup cu numele main, care va reprezenta grupul tuturor firelor de execut¸ie create direct din program ¸si care nu au fost ata¸sate explicit altui grup. Cu alte cuvinte, putem s˘a ignor˘am complet plasarea firelor de execut¸ie ˆın grupuri ¸si s˘a l˘as˘am sistemul s˘a se ocupe cu aceasta, adunˆandu-le pe toate

374

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

ˆın grupul main. Exist˘a situat¸ii ˆıns˘a cˆand gruparea firelor de execut¸ie poate u¸sura substant¸ial manevrarea lor. Crearea unui fir de execut¸ie ¸si plasarea lui ˆıntr-un grup (altul decˆat cel implicit) se realizeaz˘a prin urm˘atorii constructori ai clasei Thread: public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) public Thread(ThreadGroup group, String name) public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) Fiecare din ace¸sti costructori creeaz˘a un fir de execut¸ie, ˆıl init¸ializeaz˘a ¸si ˆıl plaseaz˘a ˆıntr-un grup specificat ca argument. Pentru a afla c˘arui grup apart¸ine un anumit fir de execut¸ie putem folosi metoda getThreadGroup a clasei Thread. In exemplul urm˘ator vor fi create dou˘a grupuri, primul cu dou˘a fire de execut¸ie iar al doilea cu trei: ThreadGroup grup1 = new ThreadGroup("Producatori"); Thread p1 = new Thread(grup1, "Producator 1"); Thread p2 = new Thread(grup1, "Producator 2"); ThreadGroup Thread c1 = Thread c2 = Thread c3 =

grup2 = new ThreadGroup("Consumatori"); new Thread(grup2, "Consumator 1"); new Thread(grup2, "Consumator 2"); new Thread(grup2, "Consumator 3");

Un grup poate avea ca p˘arinte un alt grup, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a firele de execut¸ie pot fi plasate ˆıntr-o ierarhie de grupuri, ˆın care r˘ad˘acina este grupul implicit main, ca ˆın figura de mai jos:

12.4. GRUPAREA FIRELOR DE EXECUT ¸ IE S˘a consider˘am un exemplu ˆım care list˘am firele de execut¸ie active:

Listing 12.10: Folosirea clasei ThreadGroup public class TestThreadGroup { static class Dummy implements Runnable { public void run () { while ( true ) Thread . yield () ; } } public static void main ( String args []) { // Cream o fereastra pentru a fi create // automat firele de executie din AWT java . awt . Frame f = new java . awt . Frame ( " Test " ) ; // Cream un fir propriu new Thread ( new Dummy () , " Fir de test " ) . start () ; // Obtinem o referinta la grupul curent Thread firCurent = Thread . currentThread () ; ThreadGroup grupCurent = firCurent . getThreadGroup () ; // Aflam numarul firelor de executie active int n = grupCurent . activeCount () ; // Enumeram firele din grup Thread [] lista = new Thread [ n ]; grupCurent . enumerate ( lista ) ; // Le afisam for ( int i =0; i < n ; i ++) System . out . println ( " Thread # " + i + " = " + lista [ i ]. getName () ) ; } }

375

376

12.5

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

Comunicarea prin fluxuri de tip ”pipe”

O modalitate deosebit de util˘a prin care dou˘a fire de execut¸ie pot comunica este realizat˘a prin intermediul canalelor de comunicatii (pipes). Acestea sunt implementate prin fluxuri descrise de clasele: • PipedReader, PipedWriter - pentru caractere, respectiv • PipedOutputStream, PipedInputStream - pentru octet¸i. Fluxurile ”pipe” de ie¸sire ¸si cele de intrare pot fi conectate pentru a efectua transmiterea datelor. Acest lucru se realizeaz˘a uzual prin intemediul constructorilor: public PipedReader(PipedWriterpw) public PipedWriter(PipedReaderpr) In cazul ˆın care este folosit un constructor f˘ar˘a argumente, conectarea unui flux de intrare cu un flux de ie¸sire se face prin metoda connect: public void connect(PipedWriterpw) public void connect(PipedReaderpr) Intrucˆat fluxurile care sunt conectate printr-un pipe trebuie s˘a execute simultan operat¸ii de scriere/citire, folosirea lor se va face din cadrul unor fire de execut¸ie. Funct¸ionarea obicetelor care instant¸iaz˘a PipedWriter ¸si PipedReader este asem˘an˘atoare cu a canalelor de comunicare UNIX (pipes). Fiecare cap˘at al unui canal este utilizat dintr-un fir de execut¸ie separat. La un cap˘at se scriu caractere, la cel˘alalt se citesc. La citire, dac˘a nu sunt date disponibile firul de execut¸ie se va bloca pˆan˘a ce acestea vor deveni disponibile. Se observ˘a c˘a acesta este un comportament tipic produc˘ator-consumator asincron, firele de execut¸ie comunicˆand printr-un canal. Realizarea conexiunii se face astfel: PipedWriter PipedReader // sau PipedReader PipedWriter // sau

pw1 = new PipedWriter(); pr1 = new PipedReader(pw1); pr2 = new PipedReader(); pw2 = new PipedWriter(pr2);

12.5. COMUNICAREA PRIN FLUXURI DE TIP ”PIPE”

377

PipedReader pr = new PipedReader(); PipedWriter pw = new PipedWirter(); pr.connect(pw) //echivalent cu pw.connect(pr); Scrierea ¸si citirea pe/de pe canale se realizeaz˘a prin metodele uzuale read ¸si write, ˆın toate formele lor. S˘a reconsider˘am acum exemplul produc˘ator/consumator prezentat anterior, folosind canale de comunicat¸ie. Produc˘atorul trimite datele printr-un flux de ie¸sire de tip DataOutputStream c˘atre consumator, care le prime¸ste printr-un flux de intrare de tip DataInputStream. Aceste dou˘a fluxuri vor fi interconectate prin intermediul unor fluxuri de tip ”pipe”. Listing 12.11: Folosirea fluxurilor de tip ”pipe” import java . io .*; class Producator extends Thread { private DataOutputStream out ; public Producator ( DataOutputStream out ) { this . out = out ; } public void run () { for ( int i = 0; i < 10; i ++) { try { out . writeInt ( i ) ; } catch ( IOException e ) { e . printStackTrace () ; } System . out . println ( " Producatorul a pus :\ t " + i ) ; try { sleep (( int ) ( Math . random () * 100) ) ; } catch ( InterruptedE x c e p t i o n e ) { } } } } class Consumator extends Thread { private DataInputStream in ; public Consumator ( DataInputStream in ) { this . in = in ;

378

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

} public void run () { int value = 0; for ( int i = 0; i < 10; i ++) { try { value = in . readInt () ; } catch ( IOException e ) { e . printStackTrace () ; } System . out . println ( " Consumatorul a primit :\ t " + value ) ; } } }

public class TestPipes { public static void main ( String [] args ) throws IOException { PipedOutputStream pipeOut = new Pipe dOutput Stream () ; PipedInputStream pipeIn = new PipedInputStream ( pipeOut ) ; DataOutputStream out = new DataOutputStream ( pipeOut ) ; DataInputStream in = new DataInputStream ( pipeIn ) ; Producator p1 = new Producator ( out ) ; Consumator c1 = new Consumator ( in ) ; p1 . start () ; c1 . start () ; } }

12.6

Clasele Timer ¸si TimerTask

Clasa Timer ofer˘a o facilitate de a planifica diverse act¸iuni pentru a fi realizate la un anumit moment de c˘atre un fir de execut¸ie ce ruleaz˘a ˆın fundal. Act¸iunile unui obiect de tip Timer sunt implementate ca instant¸e ale clasei TimerTask ¸si pot fi programate pentru o singur˘a execut¸ie sau pentru execut¸ii repetate la intervale regulate. Pa¸sii care trebuie f˘acut¸i pentru folosirea unui timer sunt:

12.6. CLASELE TIMER S¸I TIMERTASK

379

• Crearea unei subclase Actiune a lui TimerTask ¸si supreadefinirea metodei run ce va cont¸ine act¸iunea pe care vrem s˘a o planific˘am. Dup˘a cum vom vedea, pot fi folosite ¸si clase anonime. • Crearea unui fir de execut¸ie prin instant¸ierea clasei Timer; • Crearea unui obiect de tip Actiune; • Planificarea la execut¸ie a obiectuluii de tip Actiune, folosind metoda schedule din clasa Timer; Metodele de planificare pe care le avem la dispozit¸ie au urm˘atoarele formate: schedule(TimerTask task, Date schedule(TimerTask task, long schedule(TimerTask task, Date scheduleAtFixedRate(TimerTask scheduleAtFixedRate(TimerTask

time) delay, long period) time, long period) task, long delay, long period) task, Date time, long period)

unde, task descrie act¸iunea ce se va executa, delay reprezint˘a ˆıntˆarzierea fat¸a de momentul curent dup˘a care va ˆıncepe execut¸ia, time momentul exact la care va ˆıncepe execut¸ia iar period intervalul de timp ˆıntre dou˘a execut¸ii. Dup˘a cum se observ˘a, metodele de planificare se ˆımpart ˆın dou˘a categorii: • schedule - planificare cu ˆıntˆarziere fix˘a: dac˘a dintr-un anumit motiv act¸iunea este ˆıntˆarziat˘a, urm˘atoarele act¸iuni vor fi ¸si ele ˆıntˆarziate ˆın consecint¸˘a; • scheduleAtFixedRate - planificare cu num˘ar fix de rate: dac˘a dintrun anumit motiv act¸iunea este ˆıntˆarziat˘a, urm˘atoarele act¸iuni vor fi executat˘a mai repede, astfel ˆıncˆat num˘arul total de act¸iuni dintr-o perioad˘a de timp s˘a fie tot timpul acela¸si; Un timer se va opri natural la terminarea metodei sale run sau poate fi oprit fort¸at folosind metoda cancel. Dup˘a oprirea sa el nu va mai putea fi folosit pentru planificarea altor act¸iuni. De asemenea, metoda System.exit va oprit fort¸at toate firele de execut¸ie ¸si va termina aplicat¸ia curent˘a.

380

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE Listing 12.12: Folosirea claselor Timer ¸si TimerTask

import java . util .*; import java . awt .*; class Atentie extends TimerTask { public void run () { Toolkit . getDefaultToolkit () . beep () ; System . out . print ( " . " ) ; } } class Alarma extends TimerTask { public String mesaj ; public Alarma ( String mesaj ) { this . mesaj = mesaj ; } public void run () { System . out . println ( mesaj ) ; } } public class TestTimer { public static void main ( String args []) { // Setam o actiune repetitiva , cu rata fixa final Timer t1 = new Timer () ; t1 . scheduleAtFix e d Ra t e ( new Atentie () , 0 , 1*1000) ; // Folosim o clasa anonima pentru o alta actiune Timer t2 = new Timer () ; t2 . schedule ( new TimerTask () { public void run () { System . out . println ( "S - au scurs 10 secunde . " ) ; // Oprim primul timer t1 . cancel () ; } } , 10*1000) ; // Setam o actiune pentru ora 22:30 Calendar calendar = Calendar . getInstance () ; calendar . set ( Calendar . HOUR_OF_DAY , 22) ; calendar . set ( Calendar . MINUTE , 30) ; calendar . set ( Calendar . SECOND , 0) ; Date ora = calendar . getTime () ;

12.6. CLASELE TIMER S¸I TIMERTASK

381

Timer t3 = new Timer () ; t3 . schedule ( new Alarma ( " Toti copiii la culcare ! " ) , ora ) ; } }

382

CAPITOLUL 12. FIRE DE EXECUT ¸ IE

Capitolul 13 Programare ˆın ret¸ea 13.1

Introducere

Programarea ˆın ret¸ea implic˘a trimiterea de mesaje ¸si date ˆıntre aplicat¸ii ce ruleaz˘a pe calculatoare aflate ˆıntr-o ret¸ea local˘a sau conectate la Internet. Pachetul care ofer˘a suport pentru scrierea aplicatiilor de ret¸ea este java.net. Clasele din acest pachet ofer˘a o modalitate facil˘a de programare ˆın ret¸ea, f˘ar˘a a fi nevoie de cuno¸stint¸e prealabile referitoare la comunicarea efectiv˘a ˆıntre calculatoare. Cu toate acestea, sunt necesare cˆateva not¸iuni fundamentale referitoare la ret¸ele cum ar fi: protocol, adresa IP, port, socket.

Ce este un protocol ? Un protocol reprezint˘a o convent¸ie de reprezentare a datelor folosit˘a ˆın comunicarea ˆıntre dou˘a calculatoare. Avˆand ˆın vedere faptul c˘a orice informat¸ie care trebuie trimis˘a prin ret¸ea trebuie serializat˘a astfel ˆıncˆat s˘a poat˘a fi transmis˘a secvent¸ial, octet cu octet, c˘atre destinat¸ie, era nevoie de stabilirea unor convent¸ii (protocoale) care s˘a fie folosite atˆat de calculatorul care trimite datele cˆat ¸si de cel care le prime¸ste, pentru a se ”ˆınt¸elege” ˆıntre ele. Dou˘a dintre cele mai utilizate protocoale sunt TCP ¸si UDP. • TCP (Transport Control Protocol) este un protocol ce furnizeaz˘a un flux sigur de date ˆıntre dou˘a calculatoare aflate ˆın ret¸ea. Acest protocol asigur˘a stabilirea unei conexiuni permanente ˆıntre cele dou˘a calculatoare pe parcursul comunicat¸iei. • UDP (User Datagram Protocol) este un protocol bazat pe pachete inde383

384

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA pendente de date, numite datagrame, trimise de la un calculator c˘atre altul f˘ar˘a a se garanta ˆın vreun fel ajungerea acestora la destinat¸ie sau ordinea ˆın care acestea ajung. Acest protocol nu stabile¸ste o conexiun˘a permant˘a ˆıntre cele dou˘a calculatoare.

Cum este identificat un calculator ˆın ret¸ea ? Orice calculator conectat la Internet este identificat ˆın mod unic de adresa sa IP (IP este acronimul de la Internet Protocol). Aceasta reprezint˘a un num˘ar reprezentat pe 32 de bit¸i, uzual sub forma a 4 octet¸i, cum ar fi de exemplu: 193.231.30.131 ¸si este numit adresa IP numeric˘ a. Corespunz˘atoare unei adrese numerice exista ¸si o adresa IP simbolic˘ a, cum ar fi thor.infoiasi.ro pentru adresa numeric˘a anterioar˘a. De asemenea, fiecare calculator aflat ˆıntr-o ret¸ea local˘a are un nume unic ce poat fi folosit la identificarea local˘a a acestuia. Clasa Java care reprezint˘a not¸iunea de adres˘a IP este InetAddress.

Ce este un port ? Un calculator are ˆın general o singur˘a leg˘atur˘a fizic˘a la ret¸ea. Orice informat¸ie destinat˘a unei anumite ma¸sini trebuie deci s˘a specifice obligatoriu adresa IP a acelei ma¸sini. Ins˘a pe un calculator pot exista concurent mai multe procese care au stabilite conexiuni ˆın ret¸ea, asteptˆand diverse informat¸ii. Prin urmare, datele trimise c˘atre o destinat¸ie trebuie s˘a specifice pe lˆanga adresa IP a calculatorului ¸si procesul c˘atre care se ˆındreapt˘a informat¸iile respective. Identificarea proceselor se realizeaz˘a prin intermdiul porturilor. Un port este un num˘ar pe 16 bit¸i care identific˘a ˆın mod unic procesele care ruleaz˘a pe o anumit˘a masin˘a. Orice aplicat¸ie care realizeaz˘a o conexiune ˆın ret¸ea va trebui s˘a ata¸seze un num˘ar de port acelei conexiuni. Valorile pe care le poate lua un num˘ar de port sunt cuprinse ˆıntre 0 ¸si 65535 (deoarece sunt numere reprezentate pe 16 bit¸i), numerele cuprinse ˆıntre 0 ¸si 1023 fiind ˆıns˘a rezervate unor servicii sistem ¸si, din acest motiv, nu trebuie folosite ˆın aplicat¸ii.

Clase de baz˘ a din java.net Clasele din java.net permit comunicarea ˆıntre procese folosind protocoalele

13.2. LUCRUL CU URL-URI

385

TCP ¸si UDP ¸si sunt prezentate ˆın tabelul de mai jos. TCP URL URLConnection Socket ServerSocket

13.2

UDP DatagramPacket DatagramSocket MulticastSocket

Lucrul cu URL-uri

Termenul URL este acronimul pentru Uniform Resource Locator ¸si reprezint˘a o referint¸˘a (adres˘a) la o resurs˘a aflat˘a pe Internet. Aceasta este ˆın general un fi¸sier reprezentˆand o pagin˘a Web, un text, imagine, etc., ˆıns˘a un URL poate referi ¸si interog˘ari la baze de date, rezultate ale unor comenzi executate la distant¸a˘, etc. Mai jost, sunt prezentate cˆateva exemple de URL-uri sunt: http://java.sun.com http://students.infoiasi.ro/index.html http://www.infoiasi.ro/~acf/imgs/taz.gif http://www.infoiasi.ro/~acf/java/curs/9/prog_retea.html#url Dup˘a cum se observ˘a din exemplele de mai sus, un URL are dou˘a componente principale: • Identificatorul protocolului folosit (http, ftp, etc); • Numele resursei referite. Acesta are urm˘atoarele componente: – Numele calculatorului gazd˘a (www.infoiasi.ro). – Calea complet˘a spre resursa referit˘a ( acf/java/curs/9/prog retea.html). Notat¸ia user semnific˘a uzual subdirectorul html al directorului rezervat pe un server Web utilizatorului specificat (HOME). In cazul ˆın care este specificat doar un director, fi¸sierul ce reprezint˘a resursa va fi considerat implicit index.html. – Opt¸ional, o referint¸˘a de tip anchor ˆın cadrul fi¸sierului referit (#url). – Opt¸ional, portul la care s˘a se realizeze conexiunea.

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

386

Clasa care permite lucrul cu URL-uri este java.net.URL. Aceasta are mai mult¸i constructori pentru crearea de obiecte ce reprezint˘a referint¸e c˘atre resurse aflate ˆın ret¸ea, cel mai uzual fiind cel care prime¸ste ca parametru un ¸sir de caractere. In cazul ˆın care ¸sirul nu reprezint˘a un URL valid va fi aruncat˘a o except¸ie de tipul MalformedURLException. try { URL adresa = new URL("http://xyz.abc"); } catch (MalformedURLException e) { System.err.println("URL invalid !\n" + e); } Un obiect de tip URL poate fi folosit pentru: • Aflarea informat¸iilor despre resursa referit˘a (numele calculatorului gazd˘a, numele fi¸sierului, protocolul folosit. etc). • Citirea printr-un flux a continutului fi¸sierului respectiv. • Conectarea la acel URL pentru citirea ¸si scrierea de informat¸ii.

Citirea cont¸inutului unui URL Orice obiect de tip URL poate returna un flux de intrare de tip InputStream pentru citirea continutului s˘au. Secvent¸a standard pentru aceast˘a operatiune este prezentat˘a ˆın exemplul de mai jos, ˆın care afi¸sam cont¸inutul resursei specificat˘a la linia de comand˘a. Dac˘a nu se specific˘a mici un argument, va fi afi¸sat fi¸sierul index.html de la adresa: http://www.infoiasi.ro. Listing 13.1: Citirea cont¸inutului unui URL import java . net .*; import java . io .*; public class CitireURL { public static void main ( String [] args ) throws IOException { String adresa = " http :// www . infoiasi . ro " ; if ( args . length > 0) adresa = args [0];

13.3. SOCKET-URI

387

BufferedReader br = null ; try { URL url = new URL ( adresa ) ; InputStream in = url . openStream () ; br = new BufferedReader ( new Inpu tStream Reader ( in ) ) ; String linie ; while (( linie = br . readLine () ) != null ) { // Afisam linia citita System . out . println ( linie ) ; } } catch ( Malfo rmedU RLEx c e p t i o n e ) { System . err . println ( " URL invalid !\ n " + e ) ; } finally { br . close () ; } } }

Conectarea la un URL Se realizeaz˘a prin metoda openConnection ce stabile¸ste o conexiune bidirect¸ional˘a cu resursa specificat˘a. Aceast˘a conexiune este reprezentat˘a de un obiect de tip URLConnection, ce permite crearea atˆat a unui flux de intrare pentru citirea informat¸iilor de la URL-ul specificat, cˆat ¸si a unui flux de ie¸sire pentru scrierea de date c˘atre acel URL. Operat¸iunea de trimitere de date dintr-un program c˘atre un URL este similar˘a cu trimiterea de date dintr-un formular de tip FORM aflat ˆıntr-o pagin˘a HTML. Metoda folosit˘a pentru trimitere este POST. In cazul trimiterii de date, obiectul URL este uzual un proces ce ruleaz˘a pe serverul Web referit prin URL-ul respectiv (jsp, servlet, cgi-bin, php, etc).

13.3

Socket-uri

Definit¸ie Un socket (soclu) este o abstract¸iune software folosit˘a pentru a reprezenta fiecare din cele dou˘a ”capete” ale unei conexiuni ˆıntre dou˘a procese ce ruleaz˘a ˆıntr-o ret¸ea. Fiecare socket este ata¸sat unui port astfel ˆıncˆat s˘a poat˘a identifica unic programul c˘aruia ˆıi sunt destinate datele.

388

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

Socket-urile sunt de dou˘a tipuri: • TCP, implementate de clasele Socket ¸si ServerSocket; • UDP, implementate de clasa DatagramSocket. O aplicat¸ie de ret¸ea ce folose¸ste socket-uri se ˆıncadreaz˘a ˆın modelul client/server de concepere a unei aplicat¸ii. In acest model aplicat¸ia este format˘a din dou˘a categorii distincte de programe numite servere, respectiv client¸i. Programele de tip server sunt cele care ofer˘a diverse servicii eventualilor client¸i, fiind ˆın stare de a¸steptare atˆata vreme cˆat nici un client nu le solicit˘a serviciile. Programele de tip client sunt cele care init¸iaz˘a conversat¸ia cu un server, solicitˆand un anumit serviciu. Uzual, un server trebuie s˘a fie capabil s˘a trateze mai mult¸i clienti simultan ¸si, din acest motiv, fiecare cerere adresat˘a serverului va fi tratat˘a ˆıntr-un fir de execut¸ie separat.

Incepˆand cu versiunea 1.4 a platformei standard Java, exist˘a o clas˘a utilitar˘a care implementeaz˘a o pereche de tipul (adresa IP, num˘ ar port). Aceasta este InetSocketAddress (derivat˘a din SocketAddress), obiectele sale fiind utilizate de constructori ¸si metode definite ˆın cadrul claselor ce descriu socketuri, pentru a specifica cei doi parametri necesari identific˘arii unui proces care trimite sau recept¸ioneaz˘a date ˆın ret¸ea.

13.4

Comunicarea prin conexiuni

In acest model se stabile¸ste o conexiune TCP ˆıntre o aplicat¸ie client ¸si o aplicat¸ie server care furnizeaz˘a un anumit serviciu. Avantajul protocolul TCP/IP este c˘a asigur˘a realizarea unei comunic˘ari stabile, permanente ˆın ret¸ea, existˆand sigurant¸a c˘a informat¸iile trimise de un proces vor fi recept¸ionate corect ¸si complet la destinat¸ie sau va fi semnalat˘a o except¸ie ˆın caz contrar. Leg˘atura ˆıntre un client ¸si un server se realizeaz˘a prin intermediul a dou˘a obiecte de tip Socket, cˆate unul pentru fiecare cap˘at al ”canalului” de comunicat¸ie dintre cei doi. La nivelul clientului crearea socketului se realizeaz˘a specificˆand adresa IP a serverului ¸si portul la care ruleaz˘a acesta, constructorul uzual folosit fiind: Socket(InetAddress address, int port)

13.4. COMUNICAREA PRIN CONEXIUNI

389

La nivelul serverului, acesta trebuie s˘a creeze ˆıntˆai un obiect de tip ServerSocket. Acest tip de socket nu asigur˘a comunicarea efectiv˘a cu client¸ii ci este responsabil cu ”ascultarea” ret¸elei ¸si crearea unor obiecte de tip Socket pentru fiecare cerere ap˘arut˘a, prin intermediul cˆaruia va fi realizat˘a leg˘atura cu clientul. Crearea unui obiect de tip ServerSocket se face specificˆand portul la care ruleaz˘a serverul, constructorul folosit fiind: ServerSocket(int port) Metoda clasei ServerSocket care a¸steapt˘a ”ascult˘a” ret¸eaua este accept. Aceasta blocheaz˘a procesul p˘arinte pˆan˘a la aparit¸ia unui cereri ¸si returneaz˘a un nou obiect de tip Socket ce va asigura comunicarea cu clientul. Blocarea poate s˘a nu fie permanent˘a ci doar pentru o anumit˘a perioad˘a de timp aceasta va fi specificat˘a prin metoda setSoTimeout, cu argumentul dat ˆın milisecunde.

Pentru fiecare din cele dou˘a socketuri deschise pot fi create apoi dou˘a fluxuri pe octet¸i pentru citirea, respectiv scrierea datelor. Acest lucru se realizeaz˘a prin intermediul metodelor getInputStream, respectuv getOutputStream. Fluxurile obt¸inute vor fi folosite ˆımpreun˘a cu fluxuri de procesare care s˘a asigure o comunicare facil˘a ˆıntre cele dou˘a procese. In funct¸ie de specificul aplicat¸iei acestea pot fi perechile: • BufferedReader, BufferedWriter ¸si PrintWriter - pentru comunicare prin intermediul ¸sirurilor de caractere; • DataInputStream, DataOutputStream - pentru comunicare prin date primitive; • ObjectInputStream, ObjectOutputStream - pentru cominicare prin intermediul obiectelor;

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

390

Structura general˘a a unui server bazat pe conexiuni este: 1. Creeaza un obiect de tip ServerSocket la un anumit port while (true) { 2. Asteapta realizarea unei conexiuni cu un client, folosind metoda accept; (va fi creat un obiect nou de tip Socket) 3. Trateaza cererea venita de la client: 3.1 Deschide un flux de intrare si primeste cererea 3.2 Deschide un flux de iesire si trimite raspunsul 3.3 Inchide fluxurile si socketul nou creat } Este recomandat ca tratarea cererilor s˘a se realizeze ˆın fire de execut¸ie separate, pentru ca metoda accept s˘a poat˘a fi reapelat˘a cˆat mai repede ˆın vederea stabilirii conexiunii cu un alt client. Structura general˘a a unui client bazat pe conexiuni este: 1. Citeste sau declara adresa IP a serverului si portul la care acesta ruleaza; 2. Creeaza un obiect de tip Socket cu adresa si portul specificate; 3. Comunica cu serverul: 3.1 Deschide un flux de iesire si trimite cererea; 3.2 Deschide un flux de intrare si primeste raspunsul; 3.3 Inchide fluxurile si socketul creat; In exemplul urm˘ator vom implementa o aplicat¸ie client-server folosind comunicarea prin conexiuni. Clientul va trimite serverului un nume iar acesta va raspunde prin mesajul ”Hello nume”. Tratarea cererilor se va face ˆın fire de execut¸ie separate. Listing 13.2: Structura unui server bazat pe conexiuni import java . net .*; import java . io .*; class ClientThread extends Thread { Socket socket = null ; public ClientThread ( Socket socket ) { this . socket = socket ;

13.4. COMUNICAREA PRIN CONEXIUNI

391

} public void run () { // Executam solicitarea clientului String cerere , raspuns ; try { // in este fluxul de intrare de la client BufferedReader in = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( socket . getInputStream () ) ) ; // out este flux de iesire catre client PrintWriter out = new PrintWriter ( socket . getOutputStream () ) ; // Primim cerere de la client cerere = in . readLine () ; // Trimitem raspuns clientului raspuns = " Hello " + cerere + " ! " ; out . println ( raspuns ) ; out . flush () ; } catch ( IOException e ) { System . err . println ( " Eroare IO \ n " + e ) ; } finally { // Inchidem socketul deschis pentru clientul curent try { socket . close () ; } catch ( IOException e ) { System . err . println ( " Socketul nu poate fi inchis \ n " + e); } } } } public class SimpleServer { // Definim portul pe care se gaseste serverul // ( in afara intervalului 1 -1024) public static final int PORT = 8100; public SimpleServer () throws IOException { ServerSocket serverSocket = null ;

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

392

try { serverSocket = new ServerSocket ( PORT ) ; while ( true ) { System . out . println ( " Asteptam un client ... " ) ; Socket socket = serverSocket . accept () ; // Executam solicitarea clientului intr - un fir de executie ClientThread t = new ClientThread ( socket ) ; t . start () ; } } catch ( IOException e ) { System . err . println ( " Eroare IO \ n " + e ) ; } finally { serverSocket . close () ; } } public static void main ( String [] args ) throws IOException { SimpleServer server = new SimpleServer () ; } }

Listing 13.3: Structura unui client bazat pe conexiuni import java . net .*; import java . io .*; public class SimpleClient { public static void main ( String [] args ) throws IOException { // Adresa IP a serverului String adresaServer = " 127.0.0.1 " ; // Portul la care serverul ofera serviciul int PORT = 8100; Socket socket = null ; PrintWriter out = null ; BufferedReader in = null ; String cerere , raspuns ; try { socket = new Socket ( adresaServer , PORT ) ;

13.5. COMUNICAREA PRIN DATAGRAME

393

out = new PrintWriter ( socket . getOutputStream () , true ) ; in = new BufferedReader ( new Inpu tStream Reader ( socket . getInputStream () ) ) ; // Trimitem o cerere la server cerere = " Duke " ; out . println ( cerere ) ; // Asteaptam raspunsul de la server (" Hello Duke !") raspuns = in . readLine () ; System . out . println ( raspuns ) ; } catch ( UnknownHostExc e p t i o n e ) { System . err . println ( " Serverul nu poate fi gasit \ n " + e ) ; System . exit (1) ; } finally { if ( out != null ) out . close () ; if ( in != null ) in . close () ; if ( socket != null ) socket . close () ; } } }

13.5

Comunicarea prin datagrame

In acest model nu exist˘a o conexiune permanent˘a ˆıntre client ¸si server prin intermediul c˘areia s˘a se realizeze comunicarea. Clientul trimite cererea c˘atre server prin intermediul unuia sau mai multor pachete de date independente, serverul le recept¸ioneaz˘a, extrage informat¸iile cont¸inute ¸si returneaz˘a r˘aspunsul tot prin intermediul pachetelor. Un astfel de pachet se nume¸ste datagram˘ a ¸si este reprezentat printr-un obiect din clasa DatagramPacket. Rutarea datagramelor de la o ma¸sin˘a la alta se face exclusiv pe baza informat¸iilor cont¸inute de acestea. Primirea ¸si trimiterea datagramelor se realizeaz˘a prin intermediul unui socket, modelat prin intermediul clasei DatagramSocket.

394

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

Dup˘a cum am ment¸ionat deja, dezavantajul acestei metode este c˘a nu garanteaz˘a ajungerea la destinat¸ie a pachetelor trimise ¸si nici c˘a vor fi primite ˆın aceea¸si ordinie ˆın care au fost expediate. Pe de alt˘a parte, exist˘a situat¸ii ˆın care aceste lucruri nu sunt importante ¸si acest model este de preferat celui bazat pe conexiuni care solicit˘a mult mai mult atˆat serverul cˆat ¸si clientul. De fapt, protocolul TCP/IP folose¸ste tot pachete pentru trimiterea informat¸iilor dintr-un nod ˆın altul al ret¸elei, cu deosebirea c˘a asigur˘a respectarea ordinii de transmitere a mesajelor ¸si verific˘a ajungerea la destinat¸ie a tuturor pachetelor - ˆın cazul ˆın care unul nu a ajuns, acesta va fi retrimis automat. Clasa DatagramPacket cont¸ine urm˘atorii constructori: DatagramPacket(byte[] buf, InetAddress address, int DatagramPacket(byte[] buf, InetAddress address, int

int length, port) int offset, int length, port)

DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address) DatagramPacket(byte[] buf, int length, SocketAddress address) DatagramPacket(byte[] buf, int length) DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length) Primele dou˘a perechi de constructori sunt pentru creare pachetelor ce vor fi expediate, diferent¸a ˆıntre ele fiind utilizarea claselor InetAddress, respectiv SocketAddress pentru specificarea adresei desinat¸ie. A trei pereche de constructori este folosit˘a pentru crearea unui pachet ˆın care vor fi recept¸ionate date, ei nespecificˆand vreo surs˘a sau destinat¸ie.

13.5. COMUNICAREA PRIN DATAGRAME

395

Dup˘a crearea unui pachet procesul de trimitere ¸si primire a acestuia implic˘a apelul metodelor send ¸si receive ale clasei DatagramSocket. Deoarece toate informat¸ii sunt incluse ˆın datagram˘a, acela¸si socket poate fi folosit atˆat pentru trimiterea de pachete, eventual c˘atre destinat¸ii diferite, cˆat ¸si pentru recept¸ionarea acestora de la diverse surse. In cazul ˆın care refolosim pachete, putem schimba cont¸inutul acestora cu metoda setData, precum ¸si adresa la care le trimitem prin setAddress, setPort ¸si setSocketAddress. Extragerea informat¸iilor cont¸iunte de un pachet se realizeaz˘a prin metoda getData din clasa DatagramPacket. De asemenea, aceast˘a clas˘a ofer˘a metode pentru aflarea adresei IP ¸si a portului procesului care a trimis datagrama, pentru a-i putea r˘aspunde dac˘a este necesar. Acestea sunt: getAdress, getPort ¸si getSocketAddress. Listing 13.4: Structura unui server bazat pe datagrame import java . net .*; import java . io .*; public class DatagramServer { public static final int PORT = 8200; private DatagramSocket socket = null ; DatagramPacket cerere , raspuns = null ; public void start () throws IOException { socket = new DatagramSocket ( PORT ) ; try { while ( true ) { // Declaram pachetul in care va fi receptionata cererea byte [] buf = new byte [256]; cerere = new DatagramPacket ( buf , buf . length ) ; System . out . println ( " Asteptam un pachet ... " ) ; socket . receive ( cerere ) ; // Aflam adresa si portul de la care vine cererea InetAddress adresa = cerere . getAddress () ; int port = cerere . getPort () ; // Construim raspunsul

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

396

String mesaj = " Hello " + new String ( cerere . getData () ); buf = mesaj . getBytes () ; // Trimitem un pachet cu raspunsul catre client raspuns = new DatagramPacket ( buf , buf . length , adresa , port ) ; socket . send ( raspuns ) ; } } finally { if ( socket != null ) socket . close () ; } } public static void main ( String [] args ) throws IOException { new DatagramServer () . start () ; } }

Listing 13.5: Structura unui client bazat pe datagrame import java . net .*; import java . io .*; public class DatagramClient { public static void main ( String [] args ) throws IOException { // Adresa IP si portul la care ruleaza serverul InetAddress adresa = InetAddress . getByName ( " 127.0.0.1 " ) ; int port =8200; DatagramSocket socket = null ; DatagramPacket packet = null ; byte buf []; try { // Construim un socket pentru comunicare socket = new DatagramSocket () ; // Construim si trimitem pachetul cu cererea catre server buf = " Duke " . getBytes () ;

˘ 13.6. TRIMITEREA DE MESAJE CATRE MAI MULT ¸ I CLIENT ¸I

397

packet = new DatagramPacket ( buf , buf . length , adresa , port ) ; socket . send ( packet ) ; // Asteaptam pachetul cu raspunsul de la server buf = new byte [256]; packet = new DatagramPacket ( buf , buf . length ) ; socket . receive ( packet ) ; // Afisam raspunsul (" Hello Duke !") System . out . println ( new String ( packet . getData () ) ) ; } finally { if ( socket != null ) socket . close () ; } } }

13.6

Trimiterea de mesaje c˘ atre mai mult¸i client¸i

Diverse situat¸ii impun gruparea mai multor client¸i astfel ˆıncˆat un mesaj (pachet) trimis pe adresa grupului s˘a fie recept¸ionat de fiecare dintre ace¸stia. Gruparea mai multor programe ˆın vederea trimiterii multiple de mesaje se realizeaz˘a prin intermediul unui socket special, descris de clasa MulticastSocket, extensie a clasei DatagramSocket. Un grup de client¸i abonat¸i pentru trimitere multipl˘a este specificat printro adres˘a IP din intervalul 224.0.0.1 - 239.255.255.255 ¸si un port UDP. Adresa 224.0.0.0 este rezervat˘a ¸si nu trebuie folosit˘a.

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

398

Listing 13.6: Inregistrarea unui client ˆıntr-un grup import java . net .*; import java . io .*; public class MulticastClient { public static void main ( String [] args ) throws IOException { // Adresa IP si portul care reprezinta grupul de clienti InetAddress group = InetAddress . getByName ( " 230.0.0.1 " ) ; int port =4444; MulticastSocket socket = null ; byte buf []; try { // Ne alaturam grupului aflat la adresa si portul specificate socket = new MulticastSocket ( port ) ; socket . joinGroup ( group ) ; // Asteaptam un pachet venit pe adresa grupului buf = new byte [256]; DatagramPacket packet = new DatagramPacket ( buf , buf . length ) ; System . out . println ( " Asteptam un pachet ... " ) ; socket . receive ( packet ) ;

˘ 13.6. TRIMITEREA DE MESAJE CATRE MAI MULT ¸ I CLIENT ¸I

399

System . out . println ( new String ( packet . getData () ) . trim () ) ; } finally { if ( socket != null ) { socket . leaveGroup ( group ) ; socket . close () ; } } } }

Listing 13.7: Transmiterea unui mesaj c˘atre un grup import java . net .*; import java . io .*; public class MulticastSend { public static void main ( String [] args ) throws IOException { InetAddress grup = InetAddress . getByName ( " 230.0.0.1 " ) ; int port = 4444; byte [] buf ; DatagramPacket packet = null ; // Cream un socket cu un numar oarecare DatagramSocket socket = new DatagramSocket (0) ; try { // Trimitem un pachet catre toti clientii din grup buf = ( new String ( " Salut grup ! " ) ) . getBytes () ; packet = new DatagramPacket ( buf , buf . length , grup , port ); socket . send ( packet ) ; } finally { socket . close () ; } } }

400

CAPITOLUL 13. PROGRAMARE ˆIN RET ¸ EA

Capitolul 14 Appleturi 14.1

Introducere

Definit¸ie Un applet reprezint˘a un program Java de dimensiuni reduse ce gestioneaz˘a o suprafat¸˘a de afi¸sare (container) care poate fi inclus˘a ˆıntr-o pagin˘a Web. Un astfel de program se mai nume¸ste miniaplicatie. Ca orice alt˘a aplicat¸ie Java, codul unui applet poate fi format din una sau mai multe clase. Una dintre acestea este principal˘ a ¸si extinde clasa Applet, aceasta fiind clasa ce trebuie specificat˘a ˆın documentul HTML ce descrie pagina Web ˆın care dorim s˘a includem appletul. Diferent¸a fundamental˘a dintre un applet ¸si o aplicat¸ie const˘a ˆın faptul c˘a un applet nu poate fi executat independent, ci va fi executat de browserul ˆın care este ˆınc˘arcat˘a pagina Web ce cont¸ine appletul respectiv. O aplicat¸ie independent˘a este executat˘a prin apelul interpretorului java, avˆand ca argument numele clasei principale a aplicat¸iei, clasa principal˘a fiind cea care cont¸ine metoda main. Ciclul de viat˘a al unui applet este complet diferit, fiind dictat de evenimentele generate de c˘atre browser la vizualizarea documentului HTML ce cont¸ine appletul. Pachetul care ofer˘a suport pentru crearea de appleturi este java.applet, cea mai important˘a clas˘a fiind Applet. In pachetul javax.swing exist˘a ¸si clasa JApplet, care extinde Applet, oferind suport pentru crearea de appleturi pe arhitectura de componente JFC/Swing. 401

402

CAPITOLUL 14. APPLETURI

Ierarhia claselor din care deriv˘a appleturile este prezentata ˆın figura de mai jos:

Fiind derivat˘a din clasa Container, clasa Applet descrie de fapt suprafet¸e de afi¸sare, asemenea claselor Frame sau Panel.

14.2

Crearea unui applet simplu

Crearea structurii de fi¸siere ¸si compilarea applet-urilor sunt identice ca ˆın cazul aplicat¸iilor. Difer˘a ˆın schimb structura programului ¸si modul de rulare a acestuia. S˘a parguream ˆın continuare ace¸sti pa¸si pentru a realiza un applet extrem de simplu, care afi¸seaz˘a o imagine ¸si un ¸sir de caractere.

1. Scrierea codului sursa

import java.awt.* ; import java.applet.* ; public class FirstApplet extends Applet { Image img; public void init() { img = getImage(getCodeBase(), "taz.gif"); }

14.2. CREAREA UNUI APPLET SIMPLU

403

public void paint (Graphics g) { g.drawImage(img, 0, 0, this); g.drawOval(100,0,150,50); g.drawString("Hello! My name is Taz!", 110, 25); } } Pentru a putea fi executat˘a de browser, clasa principal˘a a appletului trebuie s˘a fie public˘a.

2. Salvarea fisierelor surs˘ a Ca orice clas˘a public˘a, clasa principala a appletului va fi salvat˘a ˆıntr-un fi¸sier cu acela¸si nume ¸si extensia .java. A¸sadar, vom salva clasa de mai sus ˆıntr-un fi¸sier FirstApplet.java.

3. Compilarea Compilarea se face la fel ca ¸si la aplicat¸iile independente, folosind compilatorul javac apelat pentru fi¸sierul ce cont¸ine appletul. javac FirstApplet.java In cazul ˆın care compilarea a reu¸sit va fi generat fisierul FirstApplet.class.

4. Rularea appletului Applet-urile nu ruleaza independent. Ele pot fi rulate doar prin intermediul unui browser: Internet Explorer, Netscape, Mozilla, Opera, etc. sau printr-un program special cum ar fi appletviewer din kitul de dezvoltare J2SDK. Pentru a executa un applet trebuie s˘a facem dou˘a operat¸ii: • Crearea unui fi¸sier HTML ˆın care vom include applet-ul. S˘a consider˘am fi¸sierul simplu.html, avˆand cont¸inutul de mai jos:

404

CAPITOLUL 14. APPLETURI

• Vizualizarea appletului: se deschide fisierul simplu.html folosind unul din browser-ele amintite sau efectuˆand apelul: appletviewer simplu.html.

14.3

Ciclul de viat¸˘ a al unui applet

Execut¸ia unui applet ˆıncepe ˆın momentul ˆın care un browser afi¸seaz˘a o pagin˘a Web ˆın care este inclus appletul respectiv ¸si poate trece prin mai multe etape. Fiecare etap˘a este strˆans legat˘a de un eveniment generat de c˘atre browser ¸si determin˘a apelarea unei metode specifice din clasa ce implementeaz˘a appletul. • Inc˘ arcarea ˆın memorie Este creat˘a o instant¸a a clasei principale a appletului ¸si ˆıncarcat˘a ˆın memorie. • Init¸ializarea Este apelat˘a metoda init ce permite init¸ializarea diverselor variabile, citirea unor parametri de intrare, etc. • Pornirea Este apelat˘a metoda start • Execut¸ia propriu-zis˘ a Const˘a ˆın interact¸iunea dintre utilizator ¸si componentele afi¸sate pe suprafat¸a appletului sau ˆın executarea unui anumit cod ˆıntr-un fir de execut¸ie. In unele situat¸ii ˆıntreaga execut¸ie a appletului se consum˘a la etapele de init¸ializare ¸si pornire.

˘ AL UNUI APPLET 14.3. CICLUL DE VIAT ¸A

405

• Oprirea temporar˘ a In cazul ˆın care utilizatorul p˘ar˘ase¸ste pagina Web ˆın care ruleaz˘a appletul este apelat˘a metoda stop a acestuia, dˆandu-i astfel posibilitatea s˘a opreasca temporar execut¸ia sa pe perioada ˆın care nu este vizibil, pentru a nu consuma inutil din timpul procesorului. Acela¸si lucru se ˆıntˆampl˘a dac˘a fereastra browserului este minimizat˘a. In momentul cˆand pagina Web ce contine appletul devine din nou activ˘a, va fi reapelat˘a metoda start. • Oprirea definitiv˘ a La ˆınchiderea tuturor instant¸elor browserului folosit pentru vizualizare, appletul va fi eliminat din memorie ¸si va fi apelat˘a metoda destroy a acestuia, pentru a-i permite s˘a elibereze resursele det¸inute. Apelul metodei destroy este ˆıntotdeauna precedat de apelul lui stop.

Metodele specifice appleturilor A¸sadar, exist˘a o serie de metode specifice appleturilor ce sunt apelate automat la diverse evenimente generate de c˘atre browser. Acestea sunt definite ˆın clasa Applet ¸si sunt enumerate ˆın tabelul de mai jos: Metoda Situat¸ia ˆın care este apelat˘ a init La init¸ializarea appletului. Teoretic, aceast˘a metod˘a ar trebui s˘a se apeleze o singur˘a dat˘a, la prima afi¸sare a appletului ˆın pagin˘a, ˆıns˘a, la unele browsere, este posibil ca ea s˘a se apeleze de mai multe ori. start Imediat dup˘a init¸ializare ¸si de fiecare dat˘a cˆand appletul redevine activ, dup˘a o oprire temporar˘a. stop De fiecare dat˘a cˆand appletul nu mai este vizibil (pagina Web nu mai este vizibil˘a, fereastra browserului este minimizat˘a, etc) ¸si ˆınainte de destroy. destroy La ˆınchiderea ultimei instant¸e a browserului care a ˆınc˘arcat ˆın memorie clasa principal˘a a appletului.

Atent¸ie

406

CAPITOLUL 14. APPLETURI

Aceste metode sunt apelate automat de browser ¸si nu trebuie apelate explicit din program !

Structura general˘ a a unui applet import java.applet.Applet; import java.awt.*; import java.awt.event.*; public class StructuraApplet extends Applet { public void init() { } public void start() { } public void stop() { } public void destroy() { } }

14.4

Interfat¸a grafic˘ a cu utilizatorul

Dup˘a cum am v˘azut, clasa Applet este o extensie a superclasei Container, ceea ce ˆınseamn˘a c˘a appleturile sunt, ˆınainte de toate, suprafet¸e de afi¸sare. Plasarea componentelor, gestionarea pozit¸ion˘arii lor ¸si tratarea evenimentelor generate se realizeaz˘a la fel ca ¸si ˆın cazul aplicat¸iilor. Uzual, ad˘augarea componentelor pe suprafat¸a appletului precum ¸si stabilirea obiectelor responsabile cu tratarea evenimentelor generate sunt operat¸iuni ce vor fi realizate ˆın metoda init.

˘ CU UTILIZATORUL 14.4. INTERFAT ¸ A GRAFICA

407

Gestionarul de pozit¸ionare implicit este FlowLayout, ˆıns˘a acesta poate fi schimbat prin metoda setLayout.

408

CAPITOLUL 14. APPLETURI

Desenarea pe suprafat¸a unui applet Exist˘a o categorie ˆıntreag˘a de appleturi ce nu comunic˘a cu utilizatorul prin intermediul componentelor ci, execut¸ia lor se rezum˘a la diverse operat¸iuni de desenare realizate ˆın metoda paint. Reamintim c˘a metoda paint este responsabil˘a cu definirea aspectului grafic al oric˘arei componente. Implicit, metoda paint din clasa Applet nu realizeaz˘a nimic, deci, ˆın cazul ˆın care dorim s˘a desen˘am direct pe suprafat¸a unui applet va fi nevoie s˘a supradefinim aceast˘a metod˘a. public void paint(Graphics g) { // Desenare ... } In cazul ˆın care este aleas˘a aceast˘a solut¸ie, evenimentele tratate uzual vor fi cele generate de mouse sau tastatur˘a.

14.5

Definirea ¸si folosirea parametrilor

Parametrii sunt pentru appleturi ceea ce argumentele de la linia de comand˘a sunt pentru aplicat¸iile independente. Ei permit utilizatorului s˘a personalizeze aspectul sau comportarea unui applet f˘ar˘a a-i schimba codul ¸si recompila clasele. Definirea parametrilor se face ˆın cadrul tagului APPLET din documentul HTML ce cont¸ine appletul ¸si sunt identificat¸i prin atributul PARAM. Fiecare parametru are un nume, specificat prin NAME ¸si o valoare, specificat˘a prin VALUE, ca ˆın exemplul de mai jos: <APPLET CODE="TestParametri.class" WIDTH=100 HEIGHT=50 Ca ¸si ˆın cazul argumentelor trimise aplicat¸iilor de la linia de comand˘a, tipul parametrilor este ˆıntotdeauna ¸sir de caractere, indiferent dac˘a valoarea este ˆıntre ghilimele sau nu. Fiecare applet are ¸si un set de parametri prestabilit¸i ale c˘aror nume nu vor putea fi folosite pentru definirea de noi parametri folosind metoda de

14.5. DEFINIREA S¸I FOLOSIREA PARAMETRILOR

409

mai sus. Ace¸stia apar direct ˆın corpul tagului APPLET ¸si definesc informat¸ii generale despre applet. Exemple de astfel de parametri sunt CODE, WIDTH sau HEIGHT. Lista lor complet˘a va fi prezentata la descrierea tagului APPLET. Folosirea parametrilor primit¸i de c˘atre un applet se face prin intermediul metodei getParameter care prime¸ste ca argument numele unui parametru ¸si returneaz˘a valoarea acestuia. In cazul ˆın care nu exist˘a nici un parametru cu numele specificat, metoda ˆıntoarce null, caz ˆın care programul trebuie s˘a atribuie o valoare implicit˘a variabilei ˆın care se dorea citirea respectivului parametru. Orice applet poate pune la dispozit¸ie o ”documentat¸ie” referitoare la parametrii pe care ˆıi suport˘a, pentru a veni ˆın ajutorul utilizatorilor care doresc s˘a includ˘a appletul ˆıntr-o pagin˘a Web. Aceasta se realizeaz˘a prin supradefinirea metodei getParameterInfo, care returneaz˘a un vector format din triplete de ¸siruri. Fiecare element al vectorului este de fapt un vector cu trei elemente de tip String, cele trei ¸siruri reprezentˆand numele parametrului, tipul s˘au ¸si o descriere a sa. Informat¸iile furnizate de un applet pot fi citite din browserul folosit pentru vizualizare prin metode specifice acestuia. De exemplu, ˆın appletviewer informat¸iile despre parametri pot fi vizualizate la rubrica Info din meniul Applet, ˆın Netscape se folose¸ste opt¸iunea Page info din meniul View, etc. S˘a scriem un applet care s˘a afi¸seze un text primit ca parametru, folosind un font cu numele ¸si dimensiunea specificate de asemenea ca parametri. Listing 14.1: Folosirea parametrilor import java . applet . Applet ; import java . awt .*; public class TestParametri extends Applet String text , numeFont ; int dimFont ; public void init () { text = getParameter ( " textAfisat " ) ; if ( text == null ) text = " Hello " ; // valoare implicita numeFont = getParameter ( " numeFont " ) ; if ( numeFont == null ) numeFont = " Arial " ;

{

410

CAPITOLUL 14. APPLETURI

try { dimFont = Integer . parseInt ( getParameter ( " dimFont " ) ) ; } catch ( Numb erFo r m at Ex ce pt i o n e ) { dimFont = 16; } } public void paint ( Graphics g ) { g . setFont ( new Font ( numeFont , Font . BOLD , dimFont ) ) ; g . drawString ( text , 20 , 20) ; } public String [][] getParameterInfo () { String [][] info = { // Nume Tip Descriere { " textAfisat " , " String " , " Sirul ce va fi afisat " } , { " numeFont " , " String " , " Numele fontului " } , { " dimFont " , " int " , " Dimensiunea fontului " } }; return info ; } }

14.6

Tag-ul APPLET

Sintaxa complet˘a a tagului APPLET, cu ajutorul c˘aruia pot fi incluse appleturi ˆın cadrul paginilor Web este: <APPLET CODE = clasaApplet WIDTH = latimeInPixeli HEIGHT = inaltimeInPixeli [ARCHIVE = arhiva.jar] [CODEBASE = URLApplet] [ALT = textAlternativ] [NAME = numeInstantaApplet] [ALIGN = aliniere] [VSPACE = spatiuVertical]

14.6. TAG-UL APPLET

411

[HSPACE = spatiuOrizontal] > [< PARAM NAME = parametru1 VALUE = valoare1 >] [< PARAM NAME = parametru2 VALUE = valoare2 >] ... [text HTML alternativ] Atributele puse ˆıntre paranteze p˘atrate sunt opt¸ionale. • CODE = clasaApplet Numele fi¸sierului ce cont¸ine clasa principal˘a a appletului. Acesta va fi c˘autat ˆın directorul specificat de CODEBASE. Nu poate fi absolut ¸si trebuie obligatoriu specificat. Extensia ”.class” poate sau nu s˘a apar˘a. • WIDTH =latimeInPixeli, HEIGHT =inaltimeInPixeli Specific˘a l˘a¸timea ¸si ˆın˘alt¸imea suprafet¸ei ˆın care va fi afi¸sat appletul. Sunt obligatorii. • ARCHIVE = arhiva.jar Specific˘a arhiva ˆın care se g˘asesc clasele appletului. • CODEBASE = directorApplet Specific˘a URL-ul la care se g˘ase¸ste clasa appletului. Uzual se exprim˘a relativ la directorul documentului HTML. In cazul ˆın care lipse¸ste, se consider˘a implicit URL-ul documentului. • ALT = textAlternativ Specific˘a textul ce trebuie afi¸sat dac˘a browserul ˆınt¸elege tagul APPLET dar nu poate rula appleturi Java. • NAME =numeInstantaApplet Ofer˘a posibilitatea de a da un nume respectivei instant¸e a appletului, astfel ˆıncˆat mai multe appleturi aflate pe aceea¸si pagin˘a s˘a poat˘a comunica ˆıntre ele folosindu-se de numele lor. • ALIGN =aliniere Semnific˘a modalitatea de aliniere a appletului ˆın pagina Web. Acest atribut poate primi una din urm˘atoarele valori: left, right, top,

412

CAPITOLUL 14. APPLETURI texttop, middle, absmiddle, baseline, bottom, absbottom , seminificat¸iile lor fiind acelea¸si ca ¸si la tagul IMG.

• VSPACE =spatiuVertical, HSPACE = spatiuOrizontal Specific˘a numarul de pixeli dintre applet ¸si marginile suprafetei de afi¸sare. • PARAM Tag-urile PARAM sunt folosite pentru specificarea parametrilor unui applet (vezi ”Folosirea parametrilor”). • text HTML alternativ Este textul ce va fi afi¸sat ˆın cazul ˆın care browserul nu ˆıntelege tagul APPLET. Browserele Java-enabled vor ignora acest text.

14.7

Folosirea firelor de execut¸ie ˆın appleturi

La ˆınc˘arcarea unei pagini Web, fiec˘arui applet ˆıi este creat automat un fir de execut¸ie responsabil cu apelarea metodelor acestuia. Acestea vor rula concurent dup˘a regulile de planificare implementate de ma¸sina virtual˘a Java a platformei folosite. Din punctul de vedere al interfet¸ei grafice ˆıns˘a, fiecare applet aflat pe o pagin˘a Web are acces la un acela¸si fir de execut¸ie, creat de asemenea automat de c˘atre browser, ¸si care este responsabil cu desenarea appletului (apelul metodelor update ¸si paint) precum ¸si cu transmiterea mesajelor generate de c˘atre componente. Intrucˆat toate appleturile de pe pagin˘a ”ˆımpart” acest fir de execut¸ie, nici unul nu trebuie s˘a ˆıl solicite ˆın mod excesiv, deoarece va provoca funct¸ionarea anormal˘a sau chiar blocarea celorlalte. In cazul ˆın care dorim s˘a efectu˘am operat¸iuni consumatoare de timp este recomandat s˘a le realiz˘am ˆıntr-un alt fir de execut¸ie, pentru a nu bloca interact¸iunea utilizatorului cu appletul, redesenarea acestuia sau activitatea celorlalte appleturi de pe pagin˘a. S˘a considerm˘am mai ˆıntˆai dou˘a abord˘ari gre¸site de lucru cu appleturi. Dorim s˘a cre˘am un applet care s˘a afi¸seze la coordonate aleatoare mesajul ”Hello”, cu pauz˘a de o secund˘a ˆıntre dou˘a afi¸s˘ari. Prima variant˘a, gre¸sit˘a de altfel, ar fi:

14.7. FOLOSIREA FIRELOR DE EXECUT ¸ IE ˆIN APPLETURI

413

Listing 14.2: Incorect: blocarea metodei paint import java . applet .*; import java . awt .*; public class AppletRau1 extends Applet { public void paint ( Graphics g ) { while ( true ) { int x = ( int ) ( Math . random () * getWidth () ) ; int y = ( int ) ( Math . random () * getHeight () ) ; g . drawString ( " Hello " , x , y ) ; try { Thread . sleep (1000) ; } catch ( InterruptedE xc ep ti on e ) {} } } }

Motivul pentru care acest applet nu funct¸ioneaz˘a corect ¸si probabil va duce la anomalii ˆın funct¸ionarea browserului este c˘a firul de execut¸ie care se ocup˘a cu desenarea va r˘amˆane blocat ˆın metoda paint, ˆıncercˆand s˘a o termine. Ca regul˘a general˘a, codul metodei paint trebuie s˘a fie cˆat mai simplu de executat ceea ce, evident, nu este cazul ˆın appletul de mai sus. O alt˘a idee de rezolvare care ne-ar putea veni, de asemenea gre¸sit˘a, este urm˘atoarea : Listing 14.3: Incorect: appletul nu termin˘a init¸ializarea import java . applet .*; import java . awt .*; public class AppletRau2 extends Applet { int x , y ; public void init () { while ( true ) { x = ( int ) ( Math . random () * getWidth () ) ; y = ( int ) ( Math . random () * getHeight () ) ; repaint () ; try { Thread . sleep (1000) ; } catch ( InterruptedE x ce pt io n e ) {} } } public void paint ( Graphics g ) {

414

CAPITOLUL 14. APPLETURI g . drawString ( " Hello " , x , y ) ;

} }

Pentru a putea da o solut¸ie corect˘a problemei propuse, trebuie s˘a folosim un fir de execut¸ie propriu. Structura unui applet care doreste s˘a lanseze un fir de execut¸ie poate avea dou˘a forme. In prima situat¸ie appletul porne¸ste firul la init¸ialzarea sa iar acesta va rula, indiferent dac˘a appletul mai este sau nu vizibil, pˆan˘a la oprirea sa natural˘a (terminarea metodei run) sau pˆan˘a la ˆınchiderea sesiunii de lucru a browserului. Listing 14.4: Corect: folosirea unui fir de execut¸ie propriu import java . applet .*; import java . awt .*; public class AppletCorect1 extends Applet implements Runnable { int x , y ; Thread fir = null ; public void init () { if ( fir == null ) { fir = new Thread ( this ) ; fir . start () ; } } public void run () { while ( true ) { x = ( int ) ( Math . random () * getWidth () ) ; y = ( int ) ( Math . random () * getHeight () ) ; repaint () ; try { Thread . sleep (1000) ; } catch ( Inter ru pt ed Ex ce pt io n e ) {} } } public void paint ( Graphics g ) { g . drawString ( " Hello " , x , y ) ; } }

In cazul ˆın care firul de execut¸ie pornit de applet efectueaz˘a operatii ce

14.7. FOLOSIREA FIRELOR DE EXECUT ¸ IE ˆIN APPLETURI

415

au sens doar dac˘a appletul este vizibil, cum ar fi animatie, ar fi de dorit ca acesta s˘a se opreasca atunci cˆand appletul nu mai este vizibil (la apelul metodei stop) ¸si s˘a reporneasca atunci cˆand appletul redevine vizibil (la apelul metodei start). Un applet este considerat activ imediat dup˘a apelul metodei start ¸si devine inactiv la apelul metodei stop. Pentru a afla dac˘a un applet este activ se folose¸ste metoda isActive. S˘a modific˘am programul anterior, ad˘augˆand ¸si un contor care s˘a numere afi¸s˘arile de mesaje - acesta nu va fi incrementat pe perioada ˆın care appletul nu este activ. Listing 14.5: Folosirea metodelor start ¸si stop import java . applet .*; import java . awt .*; public class AppletCorect2 extends Applet implements Runnable { int x , y ; Thread fir = null ; boolean activ = false ; int n = 0; public void start () { if ( fir == null ) { fir = new Thread ( this ) ; activ = true ; fir . start () ; } } public void stop () { activ = false ; fir = null ; } public void run () { while ( activ ) { x = ( int ) ( Math . random () * getWidth () ) ; y = ( int ) ( Math . random () * getHeight () ) ; n ++; repaint () ; try { Thread . sleep (1000) ; } catch ( InterruptedE x c e p t i o n e ) {}

416

CAPITOLUL 14. APPLETURI }

} public void paint ( Graphics g ) { g . drawString ( " Hello " + n , x , y ) ; } }

Atent¸ie Este posibil ca unele browsere s˘a nu apele metoda stop ˆın situat¸iile prev˘azute ˆın specficiat¸iile appleturilor. Din acest motiv, corectitudinea unui applet nu trebuie s˘a se bazeze pa acest mecanism.

14.8

Alte metode oferite de clasa Applet

Pe lˆang˘a metodele de baz˘a: init, start, stop, destroy, clasa Applet ofer˘a metode specifice applet-urilor cum ar fi:

Punerea la dispozitie a unor informat¸ii despre applet Similar˘a cu metoda getParameterInfo ce oferea o ”documentat¸ie” despre parametrii pe care ˆıi accept˘a un applet, exist˘a metoda getAppletInfo ce permite specificarea unor informat¸ii legate de applet cum ar fi numele, autorul, versiunea, etc. Metoda returneaz˘a un sir de caractere continˆand informat¸iile respective. public String getAppletInfo() { return "Applet simplist, autor necunoscut, ver 1.0"; }

Aflarea adreselor URL referitoare la applet Se realizeaz˘a cu metodele:

14.8. ALTE METODE OFERITE DE CLASA APPLET

417

• getCodeBase - ce returneaz˘a URL-ul directorului ce cont¸ine clasa appletului; • getDocumentBase - returneaz˘a URL-ul directorului ce cont¸ine documentul HTML ˆın care este inclus appletul respectiv. Aceste metode sunt foarte utile deoarece permit specificarea relativ˘a a unor fi¸siere folosite de un applet, cum ar fi imagini sau sunete.

Afi¸sarea unor mesaje ˆın bara de stare a browserului Acest lucru se realizeaz˘a cu metoda showStatus public void init() { showStatus("Initializare applet..."); }

Afi¸sarea imaginilor Afi¸sarea imaginilor ˆıntr-un applet se face fie prin intermediul unei componente ce permite acest lucru, cum ar fi o suprafat¸˘a de desenare de tip Canvas, fie direct ˆın metoda paint a applet-ului, folosind metoda drawImage a clasei Graphics. In ambele cazuri, obt¸inerea unei referint¸e la imaginea respectiv˘a se va face cu ajutorul metodei getImage din clasa Applet. Aceasta poate primi ca argument fie adresa URL absolut˘a a fi¸sierului ce reprezint˘a imaginea, fie calea relativ˘a la o anumit˘a adres˘a URL, cum ar fi cea a directorului ˆın care se g˘ase¸ste documentul HTML ce cont¸ine appletul (getDocumentBase) sau a directorului ˆın care se g˘ase¸ste clasa appletului (getCodeBase). Listing 14.6: Afi¸sarea imaginilor import java . applet . Applet ; import java . awt .*; public class Imagini extends Applet Image img = null ;

{

public void init () { img = getImage ( getCodeBase () , " taz . gif " ) ; }

418

CAPITOLUL 14. APPLETURI

public void paint ( Graphics g ) { g . drawImage ( img , 0 , 0 , this ) ; } }

Aflarea contextului de execut¸ie Contextul de execut¸ie al unui applet se refer˘a la pagina ˆın care acesta ruleaz˘a, eventual ˆımpreun˘a cu alte appleturi, ¸si este descris de interfat¸a AppletContext. Crearea unui obiect ce implementeaz˘a aceast˘a interfat¸˘a se realizeaz˘a de c˘atre browser, la apelul metodei getAppletContext a clasei Applet. Prin intermediul acestei interfet¸e un applet poate ”vedea” ˆın jurul sau, putˆand comunica cu alte applet-uri aflate pe aceeasi pagin˘a sau cere browser-ului s˘a deschid˘a diverse documente. AppletContext contex = getAppletContext();

Afi¸sarea unor documente ˆın browser Se face cu metoda showDocument ce prime¸ste adresa URL a fi¸sierului ce cont¸ine documentul pe care dorim sa-l deschidem (text, html, imagine, etc). Aceast˘a metod˘a este accesat˘a prin intermediul contextului de execut¸ie al appletului. try { URL doc = new URL("http://www.infoiasi.ro"); getAppletContext().showDocument(doc); } catch(MalformedURLException e) { System.err.println("URL invalid! \n" + e); }

Comunicarea cu alte applet-uri Aceast˘a comunicare implic˘a de fapt identificarea unui applet aflat pe aceea¸si pagina ¸si apelarea unei metode sau setarea unei variabile publice a acestuia. Identificarea se face prin intermediu numelui pe care orice instant¸a a unui applet ˆıl poate specifica prin atributul NAME.

14.8. ALTE METODE OFERITE DE CLASA APPLET

419

Obt¸inerea unei referint¸e la un applet al c˘arui nume ˆıl cunoa¸stem sau obt¸inerea unei enumer˘ari a tuturor applet-urilor din pagin˘a se fac prin intermediul contextului de execut¸ie, folosind metodele getApplet, respectiv getApplets.

Redarea sunetelor Clasa Applet ofer˘a ¸si posibilitatea red˘arii de sunete ˆın format .au. Acestea sunt descrise prin intermediul unor obiecte ce implementeaz˘a interfat¸a AudioClip din pachetul java.applet. Pentru a reda un sunet aflat ˆıntr-un fi¸sier ”.au” la un anumit URL exist˘a dou˘a posibilit˘a¸ti: • Folosirea metodei play din clasa Applet care prime¸ste ca argument URL-ul la care se afl˘a sunetul; acesta poate fi specificat absolut sau relativ la URL-ul appletului • Crearea unui obiect de tip AudioClip cu metoda getAudioClip apoi apelarea metodelor start, loop ¸si stop pentru acesta.

Listing 14.7: Redarea sunetelor import java . applet .*; import java . awt .*; import java . awt . event .*; public class Sunete extends Applet implements ActionListener { Button play = new Button ( " Play " ) ; Button loop = new Button ( " Loop " ) ; Button stop = new Button ( " Stop " ) ; AudioClip clip = null ; public void init () { // Fisierul cu sunetul trebuie sa fie in acelasi // director cu appletul clip = getAudioClip ( getCodeBase () , " sunet . au " ) ; add ( play ) ; add ( loop ) ; add ( stop ) ; play . addActionListener ( this ) ; loop . addActionListener ( this ) ; stop . addActionListener ( this ) ;

420

CAPITOLUL 14. APPLETURI

} public void actionPerformed ( ActionEvent e ) { Object src = e . getSource () ; if ( src == play ) clip . play () ; else if ( src == loop ) clip . loop () ; else if ( src == stop ) clip . stop () ; } }

In cazul ˆın care appletul folose¸ste mai multe tipuri de sunete, este recomandat ca ˆınc˘arcarea acestora s˘a fie f˘acut˘a ˆıntr-un fir de execut¸ie separat, pentru a nu bloca temporar activitatea fireasc˘a a programului.

14.9

Arhivarea appleturilor

Dup˘a cum am v˘azut, pentru ca un applet aflat pe o pagin˘a Web s˘a poat˘a fi executat codul s˘au va fi transferat de pe serverul care g˘azduie¸ste pagina Web solicitat˘a pe ma¸sina clientului. Deoarece transferul datelor prin ret¸ea este un proces lent, cu cˆat dimensiunea fi¸sierlor care formeaz˘a appletul este mai redus˘a, cu atˆa ˆınc˘arcarea acestuia se va face mai repede. Mai mult, dac˘a appletul cont¸ine ¸si alte clase ˆın afar˘a de cea principal˘a sau diverse resurse (imagini, sunete, etc), acestea vor fi transferate prin ret¸ea abia ˆın momentul ˆın care va fi nevoie de ele, oprind temporar activitatea appletului pˆan˘a la ˆınc˘arcarea lor. Din aceste motive, cea mai eficient˘a modalitate de a distribui un applet este s˘a arhiv˘am toate fi¸sierele necesare acestuia. Arhivarea fi¸sierelor unui applet se face cu utilitarul jar, oferit ˆın distribut¸ia J2SDK. // Exemplu jar cvf arhiva.jar ClasaPrincipala.class AltaClasa.class imagine.jpg sunet.au // sau jar cvf arhiva.jar *.class *.jpg *.au

14.10. RESTRICT ¸ II DE SECURITATE

421

Includerea unui applet arhivat ˆıntr-o pagin˘a Web se realizeaz˘a specific˘and pe lˆang˘a numele clasei principale ¸si numele arhivei care o cont¸ine:

14.10

Restrict¸ii de securitate

Deoarece un applet se execut˘a pe ma¸sina utilizatorului care a solicitat pagina Web ce cont¸ine appletul respectiv, este foarte important s˘a existe anumite restrict¸ii de securitate care s˘a controleze activitatea acestuia, pentru a preveni act¸iuni r˘au intent¸ionate, cum ar fi ¸stergeri de fi¸siere, etc., care s˘a aduc˘a prejudicii utilizatorului. Pentru a realiza acest lucru, procesul care ruleaz˘a appleturi instaleaz˘a un manager de securitate, adic˘a un obiect de tip SecurityManager care va ”superviza” activitatea metodelor appletului, aruncˆand except¸ii de tip Security Exception ˆın cazul ˆın care una din acestea ˆıncearc˘a s˘a efectueze o operat¸ie nepermis˘a. Un applet nu poate s˘a: • Citeasc˘a sau s˘a scrie fi¸siere pe calculatorul pe care a fost ˆıncarcat (client). • Deschid˘a conexiuni cu alte ma¸sini ˆın afar˘a de cea de pe care provine (host). • Porneasc˘a programe pe ma¸sina client. • Citeasc˘a diverse propriet˘a¸ti ale sistemului de operare al clientului. Ferestrele folosite de un applet, altele decˆat cea a browserului, vor ar˘ata altfel decˆat ˆıntr-o aplicat¸ie obi¸snuit˘a, indicˆand faptul c˘a au fost create de un applet.

14.11

Appleturi care sunt ¸si aplicat¸ii

Deoarece clasa Applet este derivat˘a din Container, deci ¸si din Component, ea descrie o suprafat¸˘a de afi¸sare care poate fi inclus˘a ca orice alt˘a component˘a ˆıntr-un alt container, cum ar fi o fereastr˘a. Un applet poate funct¸iona ¸si ca o aplicat¸ie independent˘a astfel:

422

CAPITOLUL 14. APPLETURI

• Ad˘aug˘am metoda main clasei care descrie appletul, ˆın care vom face operat¸iunile urm˘atoare. • Cre˘am o instant¸˘a a appletului ¸si o ad˘aug˘am pe suprafat¸a unei ferestre. • Apel˘am metodele init ¸si start, care ar fi fost apelate automat de c˘atre browser. • Facem fereastra vizibil˘a.

Listing 14.8: Applet ¸si aplicat¸ie import java . applet . Applet ; import java . awt .*; public class AppletAplicatie extends Applet

{

public void init () { add ( new Label ( " Applet si aplicatie " ) ) ; } public static void main ( String args []) { AppletAplicatie applet = new AppletAplicatie () ; Frame f = new Frame ( " Applet si aplicatie " ) ; f . setSize (200 , 200) ; f . add ( applet , BorderLayout . CENTER ) ; applet . init () ; applet . start () ; f . show () ; } }

Capitolul 15 Lucrul cu baze de date 15.1

Introducere

15.1.1

Generalit˘ a¸ti despre baze de date

Aplicat¸iile care folosesc baze de date sunt, ˆın general, aplicat¸ii complexe folosite pentru gestionarea unor informat¸ii de dimensiuni mari ˆıntr-o manier˘a sigur˘a ¸si eficient˘a.

Ce este o baz˘ a de date ? La nivelul cel mai general, o baz˘a de date reprezint˘a o modalitate de stocare a unor informat¸ii (date) pe un suport extern, cu posibilitatea reg˘asirii acestora. Uzual, o baz˘a de date este memorat˘a ˆıntr-unul sau mai multe fi¸siere. Modelul clasic de baze de date este cel relat¸ional, ˆın care datele sunt memorate ˆın tabele. Un tabel reprezint˘a o structur˘a de date format˘a dintr-o mult¸ime de articole, fiecare articol avˆand definite o serie de atribute - aceste atribute corespund coloanelor tabelului, ˆın timp ce o linie va reprezenta un articol. Pe lˆanga tabele, o baz˘a de date mai poate cont¸ine: proceduri ¸si funct¸ii, utilizatori ¸si grupuri de utilizatori, tipuri de date, obiecte, etc. Dintre produc˘atorii cei mai important¸i de baze de date amintim companiile Oracle, Sybase, IBM, Informix, Microsoft, etc. fiecare furnizˆand o serie ˆıntreag˘a de produse ¸si utilitare pentru lucrul cu baze de date. Aceste produse sunt ˆın general referite prin termenii DBMS (Database Management System) sau, ˆın traducere, SGBD (Sistem de Gestiune a Bazelor de Date). In acest capitol vom analiza lucrul cu baze de date din perspectiva program˘arii 423

424

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

ˆın limbajul Java, f˘ar˘a a descrie particularit˘a¸ti ale unei solut¸ii de stocare a datelor anume. Vom vedea c˘a, folosind Java, putem crea aplicat¸ii care s˘a ruleze f˘ar˘a nici o modificare folosind diverse tipuri de baze care au aceea¸si structur˘a, ducˆand ˆın felul acesta not¸iunea de portabilitate ¸si mai departe.

Crearea unei baze de date Crearea unei baze de date se face uzual folosind aplicat¸ii specializate oferite de produc˘atorul tipului respectiv de sistem de gestiune a datelor, dar exist˘a ¸si posibilitatea de a crea o baza folosind un script SQL. Acest aspect ne va preocupa ˆıns˘a mai put¸in, exemplele prezentate presupunˆand c˘a baza a fost creat˘a deja ¸si are o anumit˘a structur˘a specificat˘a.

Accesul la baza de date Se face prin intermediul unui driver specific tipului respectiv de SGBD. Acesta este responsabil cu accesul efectiv la datele stocate, fiind legatura dintre aplicat¸ie ¸si baza de date.

Limbajul SQL SQL (Structured Query Language) reprezint˘a un limaj de programare ce permite interogarea ¸si actualizarea informat¸iilor din baze de date relat¸ionale. Acesta este standardizat astfel ˆıncˆat diverse tipuri de drivere s˘a se comporte identic, oferind astfel o modalitate unitar˘a de lucru cu baze de date.

15.1.2

JDBC

JDBC (Java Database Connectivity) este o interfat¸˘a standard SQL de acces la baze de date. JDBC este constituit˘a dintr-un set de clase ¸si interfet¸e

˘ DE DATE 15.2. CONECTAREA LA O BAZA

425

scrise ˆın Java, furnizˆand mecanisme standard pentru proiectant¸ii aplicat¸iilor ce folosesc de baze de date. Folosind JDBC este u¸sor s˘a transmitem secvent¸e SQL c˘atre baze de date relat¸ionale. Cu alte cuvinte, nu este necesar s˘a scriem un program pentru a accesa o baz˘a de date Oracle, alt program pentru a accesa o baz˘a de date Sybase ¸si asa mai departe. Este de ajuns s˘a scriem un singur program folosind API-ul JDBC ¸si acesta va fi capabil s˘a comunice cu drivere diferite, trimit¸ˆand secvent¸e SQL c˘atre baza de date dorit˘a. Bineˆınt¸eles, scriind codul surs˘a ˆın Java, ne este asigurat˘a portabilitatea programului. Deci, iat˘a dou˘a motive puternice care fac combinat¸ia Java - JDBC demn˘a de luat ˆın seam˘a. Pachetele care ofer˘a suport pentru lucrul cu baze de date sunt java.sql ce reprezint˘a nucleul tehnologiei JDBC ¸si, preluat de pe platforma J2EE, javax.sql. In linii mari, API-ul JDBC ofer˘a urm˘atoarele facilit˘a¸ti: 1. Stabilirea unei conexiuni cu o baz˘a de date. 2. Efectuarea de secvent¸e SQL. 3. Prelucrarea rezultatelor obt¸inute.

15.2

Conectarea la o baz˘ a de date

Procesul de conectare la o baz˘a de date implic˘a efectuarea a dou˘a operat¸ii: 1. Inregistrarea unui driver corespunz˘ator. 2. Realizarea unei conexiuni propriu-zise. Definit¸ie O conexiune (sesiune) la o baz˘a de date reprezint˘a un context prin care sunt trimise secvent¸e SQL ¸si primite rezultate. Intr-o aplicat¸ie pot exista simultan mai multe conexiuni la baze de date diferite sau la aceea¸si baz˘a. Clasele ¸si interfet¸ele responsabile cu realizarea unei conexiuni sunt: • DriverManager - este clasa ce se ocup˘a cu ˆınregistrarea driverelor ce vor fi folosite ˆın aplicat¸ie;

426

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

• Driver - interfat¸a pe care trebuie s˘a o implementeze orice clas˘a ce descrie un driver; • DriverPropertyInfo - prin intermediul acestei clase pot fi specificate diverse propriet˘a¸ti ce vor fi folosite la realizarea conexiunilor; • Connection - descrie obiectele ce modeleaz˘a o conexiune propriu-zis˘a cu baza de date.

15.2.1

Inregistrarea unui driver

Primul lucru pe care trebuie s˘a-l fac˘a o aplicat¸ie ˆın procesul de conectare la o baz˘a de date este s˘a ˆınregistreze la ma¸sina virtual˘a ce ruleaz˘a aplicat¸ia driverul JDBC responsabil cu comunicarea cu respectiva baz˘a de date. Acest lucru presupune ˆınc˘arcarea ˆın memorie a clasei ce implementeaz˘a driver-ul ¸si poate fi realizat˘a ˆın mai multe modalit˘a¸ti. a. Folosirea clasei DriverManager: DriverManager.registerDriver(new TipDriver()); b. Folosirea metodei Class.forName ce apeleaz˘a ClassLoader-ul ma¸sinii virtuale: Class.forName("TipDriver"); Class.forName("TipDriver").newInstance(); c. Setarea propriet˘a¸tii sistem jdbc.drivers, care poate fi realizat˘a ˆın dou˘a feluri: – De la linia de comand˘a: java -Djdbc.drivers=TipDriver Aplicatie – Din program: System.setProperty("jdbc.drivers", "TipDriver"); Folosind aceast˘a metod˘a, specificarea mai multor drivere se face separˆand numele claselor cu punct ¸si virgul˘a. Dac˘a sunt ˆınregistrate mai multe drivere, ordinea de precedent¸˘a ˆın alegerea driverului folosit la crearea unei noi conexiuni este: 1) Driverele ˆınregistrate folosind proprietatea jdbc.drivers la init¸ializarea ma¸sinii virtuale ce va rula procesul. 2) Driverele ˆınregistrate dinamic din aplicat¸ie.

˘ DE DATE 15.2. CONECTAREA LA O BAZA

15.2.2

427

Specificarea unei baze de date

O dat˘a ce un driver JDBC a fost ˆınregistrat, acesta poate fi folosit la stabilirea unei conexiuni cu o baz˘a de date. Avˆand ˆın vedere faptul ca pot exista mai multe drivere ˆınc˘arcate ˆın memorie, trebuie s˘a avem posibilitea de a specifica pe lˆang˘a un identificator al bazei de date ¸si driverul ce trebuie folosit. Aceasta se realizeaz˘a prin intermediul unei adrese specifice, numit˘a JDBC URL, ce are urm˘atorul format: jdbc:sub-protocol:identificator Cˆampul sub-protocol denume¸ste tipul de driver ce trebuie folosit pentru realizarea conexiunii ¸si poate fi odbc, oracle, sybase, db2 ¸si a¸sa mai departe. Identificatorul bazei de date este un indicator specific fiec˘arui driver corespunz˘ator bazei de date cu care aplicat¸ia dore¸ste s˘a interact¸ioneze. In funct¸ie de tipul driver-ului acest identificator poate include numele unei ma¸sini gazd˘a, un num˘ar de port, numele unui fi¸sier sau al unui director, etc., ca ˆın exemplele de mai jos: jdbc:odbc:test jdbc:oracle:[email protected]:1521:test jdbc:sybase:test jdbc:db2:test Subprotocolul odbc este un caz specical, ˆın sensul c˘a permite specificarea ˆın cadrul URL-ului a unor atribute ce vor fi realizate la crearea unei conexiuni. Sintaxa completa subprotocolului odbc este: jdbc:odbc:identificator[;atribut=valoare]* jdbc:odbc:test jdbc:odbc:test;CacheSize=20;ExtensionCase=LOWER jdbc:odbc:test;UID=duke;PWD=java La primirea unui JDBC URL, DriverManager-ul va parcurge lista driverelor ˆınregistrate ˆın memorie, pˆana cˆand unul dintre ele va recunoa¸ste URL-ul respectiv. Dac˘a nu exista nici unul potrivit, atunci va fi lansata o except¸ie de tipul SQLException, cu mesajul "no suitable driver".

428

15.2.3

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

Tipuri de drivere

Tipurile de drivere existente ce pot fi folosite pentru realizarea unei conexiuni prin intermediul JDBC se ˆımpart ˆın urm˘atoarele categorii:

Tip 1. JDBC-ODBC Bridge

Acest tip de driver permite conectarea la o baz˘a de date care a fost ˆınregistrat˘a ˆın prealabil ˆın ODBC. ODBC (Open Database Conectivity) reprezint˘a o modalitate de a uniformiza accesul la baze de date, asociind acestora un identificator DSN (Data Source Name) ¸si diver¸si parametri necesari conect˘arii. Conectarea efectiv˘a la baza de date se va face prin intermediul acestui identificator, driver-ul ODBC efectuˆand comunicarea cu driverul nativ al bazei de date. De¸si simplu de utilizat, solut¸ia JDBC-ODBC nu este portabil˘a ¸si comunicarea cu baza de date sufer˘a la nivelul vitezei de execut¸ie datorit˘a multiplelor redirect˘ari ˆıntre drivere. De asemenea, atˆat ODBC-ul cˆat ¸si driver-ul nativ trebuie s˘a existe pe ma¸sina pe care ruleaz˘a aplicat¸ia. Clasa Java care descrie acest tip de driver JDBC este: sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver ¸si este inclus˘a ˆın distribut¸ia standard J2SDK. Specificarea bazei de date se face printr-un URL de forma: jdbc:odbc:identificator unde identif icator este profilul (DSN) creat bazei de date ˆın ODBC.

Tip 2. Driver JDBC - Driver nativ

˘ DE DATE 15.2. CONECTAREA LA O BAZA

429

Acest tip de driver transform˘a cererile JDBC direct ˆın apeluri c˘atre driverul nativ al bazei de date, care trebuie instalat ˆın prealabil. Clase Java care implementeaz˘a astfel de drivere pot fi procurate de la produc˘atorii de SGBD-uri, distribut¸ia standard J2SDK neincluzˆand nici unul.

Tip 3. Driver JDBC - Server

Acest tip de driver transform˘a cererile JDBC folosind un protocol de ret¸ea independent, acestea fiind apoi transormate folosind o aplicat¸ie server ˆıntr-un protocol specfic bazei de date. Introducerea serverului ca nivel intermediar aduce flexibilitate maxim˘a ˆın sensul c˘a vor putea fi realizate conexiuni cu diferite tipuri de baze, f˘ar˘a nici o modificare la nivelul clientului. Protocolul folosit este specific fiec˘arui produc˘ator.

Tip 4. Driver JDBC nativ

430

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

Acest tip de driver transform˘a cererile JDBC direct ˆın cereri c˘atre baza de date folosind protocolul de ret¸ea al acesteia. Aceast˘a solut¸ie este cea mai rapid˘a, fiind preferat˘a la dezvoltarea aplicat¸iilor care manevreaz˘a volume mari de date ¸si viteza de execut¸ie este critic˘a. Drivere de acest tip pot fi procurate de la diver¸si produc˘atori de SGBD-uri.

15.2.4

Realizarea unei conexiuni

Metoda folosit˘a pentru realizarea unei conexiuni este getConnection din clasa DriverManager ¸si poate avea mai multe forme: Connection c = DriverManager.getConnection(url); Connection c = DriverManager.getConnection(url, username, password); Connection c = DriverManager.getConnection(url, dbproperties); Stabilirea unei conexiuni folosind driverul JDBC-ODBC String url = "jdbc:odbc:test" ; // sau url = "jdbc:odbc:test;UID=duke;PWD=java" ; try { Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"); } catch(ClassNotFoundException e) { System.err.print("ClassNotFoundException: " + e) ; return ; } Connection con ; try { con = DriverManager.getConnection(url, "duke", "java"); } catch(SQLException e) { System.err.println("SQLException: " + e);

15.3. EFECTUAREA DE SECVENT ¸ E SQL

431

} finally { try{ con.close ; } catch(SQLException e) { System.err.println(SQLException: " + e) ; } } Stabilirea unei conexiuni folosind un driver MySql Folosirea diferitelor tipuri de drivere implic˘a doar schimbarea numelui clasei ce reprezint˘a driverul ¸si a modalit˘a¸tii de specificare a bazei de date. String url = "jdbc:mysql://localhost/test" ; // sau url = "jdbc:mysql://localhost/test?user=duke&password=java"; try { Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") ; } catch(ClassNotFoundException e) { ... O conexiune va fi folosit˘a pentru: • Crearea de secvent¸e SQL utilizate pentru interogarea sau actualizarea bazei. • Aflarea unor informat¸ii legate de baza de date (meta-date). De asemenea, clasa Connection asigur˘a facilit˘a¸ti pentru controlul tranzact¸iilor din memorie c˘atre baza de date prin metodele commit, rollback, setAutoCommit. Inchiderea unei conexiuni se realizeaz˘a prin metoda close.

15.3

Efectuarea de secvent¸e SQL

O dat˘a facut˘a conectarea cu metoda DriverManager.getConection, se poate folosi obiectul Connection rezultat pentru a se crea obiecte de tip Statement,PreparedStatement sau CallableStatement cu ajutorul c˘arora putem trimite secvent¸e SQL c˘atre baza de date. Cele mai uzuale comenzi SQL sunt cele folosite pentru: • Interogarea bazei de date: SELECT

432

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

• Actualizarea datelor: INSERT, UPDATE, DELETE • Actualizarea structurii: CREATE, ALTER, DROP - acestea mai sunt numite instruct¸iuni DDL (Data Definition Language) • Apelarea unei proceduri stocate: CALL Dup˘a cum vom vedea, obt¸inerea ¸si prelucrarea rezultatelor unei interog˘ari este realizat˘a prin intermediul obiectelor de tip ResultSet.

15.3.1

Interfat¸a Statement

Interfat¸a Statement ofer˘a metodele de baz˘a pentru trimiterea de secvent¸e SQL c˘atre baza de date ¸si obt¸inerea rezultatelor, celelalte dou˘a interfet¸e: PreparedStatement ¸si CallableStatement fiind derivate din aceasta. Crearea unui obiect Statement se realizeaz˘a prin intermediul metodei createStatement a clasei Connection, f˘ar˘a nici un argument: Connection con = DriverManager.getConnection(url); Statement stmt = con.createStatement(); Execut¸ia unei secvent¸e SQL poate fi realizat˘a prin intermediul a trei metode:

1. executeQuery Este folosit˘a pentru realizarea de interog˘ari de tip SELECT. Metoda returneaz˘a un obiect de tip ResultSet ce va cont¸ine sub o form˘a tabelar˘a rezultatul interog˘arii. String sql = "SELECT * FROM persoane"; ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);

2. executeUpdate Este folosit˘a pentru actualizarea datelor (INSERT, UPDATE, DELETE) sau a structurii bazei de date (CREATE, ALTER, DROP). Metoda va returna un ˆıntreg ce semnific˘a num˘arul de linii afectate de operat¸iunea de actualizare a datelor, sau 0 ˆın cazul unei instruct¸iuni DDL.

15.3. EFECTUAREA DE SECVENT ¸ E SQL

433

String sql = "DELETE FROM persoane WHERE cod > 100"; int linii = stmt.executeUpdate(sql); // Nr de articole care au fost afectate (sterse) sql = "DROP TABLE temp"; stmt.executeUpdate(sql); // returneaza 0

3. execute Aceast˘a metod˘a va fi folosit˘a doar dacˆa este posibil ca rezultatul unei interog˘ari s˘a fie format din dou˘a sau mai multe obiecte de tip ResultSet sau rezultatul unei actualiz˘ari s˘a fie format din mai mule valori, sau o combinat¸ie ˆıntre aceste cazuri. Aceast˘a situat¸ie, de¸si mai rar˘a, este posibil˘a atunci cˆand sunt executate proceduri stocate sau secvent¸e SQL cunoscute abia la momentul execut¸iei, programatorul ne¸stiind deci dac˘a va fi vorba de o actualizare a datelor sau a structurii. Metoda ˆıntoarce true dac˘a rezultatul obt¸inut este format din obiecte de tip ResultSet ¸si false dac˘a e format din ˆıntregi. In funct¸ie de aceasta, pot fi apelate metodele: getResultSet sau getUpdateCount pentru a afla efectiv rezultatul comenzii SQL. Pentru a prelua toate rezultatele va fi apelat˘a metoda getMoreResults, dup˘a care vor fi apelate din nou metodele amintite, pˆan˘a la obt¸inerea valorii null, respectiv −1. Secvent¸a complet˘a de tratare a metodei execute este prezentat˘a mai jos: String sql = "comanda SQL necunoscuta"; stmt.execute(sql); while(true) { int rowCount = stmt.getUpdateCount(); if(rowCount > 0) { // Este o actualizare datelor System.out.println("Linii afectate = " + rowCount); stmt.getMoreResults(); continue; } if(rowCount = 0) { // Comanda DDL sau nici o linie afectata System.out.println("Comanda DDL sau 0 actualizari");

434

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE stmt.getMoreResults(); continue; } // rowCount este -1 // Avem unul sau mai multe ResultSet-uri ResultSet rs = stmt.getResultSet(); if(rs != null) { // Proceseaza rezultatul ... stmt.getMoreResults(); continue; } // Nu mai avem nici un rezultat break;

} Folosind clasa Statement, ˆın cazul ˆın care dorim s˘a introducem valorile unor variabile ˆıntr-o secvent¸˘a SQL, nu avem alt˘a solut¸ie decˆat s˘a cre˘am un ¸sir de caractere compus din instruct¸iuni SQL ¸si valorile variabilelor: int cod = 100; String nume = "Popescu"; String sql = "SELECT * FROM persoane WHERE cod=" + cod + " OR nume=’" + nume + "’"; ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);

15.3.2

Interfat¸a PreparedStatement

Interfat¸a PreparedStatement este derivat˘a din Statement, fiind diferit˘a de aceasta ˆın urm˘atoarele privint¸e: • Instant¸ele de tip PreparedStatement cont¸in secvent¸e SQL care au fost deja compilate (sunt ”preg˘atite”). • O secvent¸˘a SQL specificat˘a unui obiect PreparedStatement poate s˘a aib˘a unul sau mai mult¸i parametri de intrare, care vor fi specificat¸i prin intermediul unui semn de ˆıntrebare (”?”) ˆın locul fiec˘aruia dintre

15.3. EFECTUAREA DE SECVENT ¸ E SQL

435

ei. Inainte ca secvent¸a SQL s˘a poat˘a fi executat˘a fiec˘arui parametru de intrare trebuie s˘a i se atribuie o valoare, folosind metode specifice acestei clase. Execut¸ia repetat˘a a aceleia¸si secvent¸e SQL, dar cu parametri diferit¸i, va fi ˆın general mai rapid˘a dac˘a folosim PreparedStatement, deoarece nu mai trebuie s˘a cre˘am cˆate un obiect de tip Statement pentru fiecare apel SQL, ci refolosim o singur˘a instant¸˘a precompilat˘a furnizˆandu-i doar alte argumente. Crearea unui obiect de tip PreparedStatement se realizeaz˘a prin intermediul metodei prepareStatement a clasei Connection, specificˆan ca argument o secvent¸˘a SQL ce cont¸ine c˘ate un semn de ˆıntrebare pentru fiecare parametru de intrare: Connection con = DriverManager.getConnection(url); String sql = "UPDATE persoane SET nume=? WHERE cod=?"; Statement pstmt = con.prepareStatement(sql); Obiectul va pstmt cont¸ine o comand˘a SQL precompilat˘a care este trimis˘a imediat c˘atre baza de date, unde va a¸stepta parametri de intrare pentru a putea fi executat˘a. Trimiterea parametrilor se realizeaz˘a prin metode de tip setXXX, unde XXX este tipul corespunz˘ator parametrului, iar argumentele metodei sunt num˘arul de ordine al parametrului de intrare (al semnului de ˆıntrebare) ¸si valoarea pe care dorim s˘a o atribuim. pstmt.setString(1, "Ionescu"); pstmt.setInt(2, 100); Dup˘a stabilirea parametrilor de intrare secvent¸a SQL poate fi executat˘a. Putem apoi stabili alte valori de intrare ¸si refolosi obiectul PreparedStatement pentru execut¸ii repetate ale comenzii SQL. Este ˆıns˘a posibil ca SGBD-ul folosit s˘a nu suporte acest tip de operat¸iune ¸si s˘a nu ret¸in˘a obiectul precompilat pentru execut¸ii ulterioare. In aceast˘a situat¸ie folosirea interfet¸ei PreparedStatement ˆın loc de Statement nu va ˆımbun˘at˘a¸ti ˆın nici un fel performant¸a codului, din punctul de vedere al vitezei de execut¸ie a acestuia. Execut¸ia unei secvent¸e SQL folosind un obiect PreparedStatement se realizeaz˘a printr-una din metodele executeQuery, executeUpdate sau execute, semnificat¸iile lor fiind acelea¸si ca ¸si ˆın cazul obiectelor de tip Statement, cu singura deosebire c˘a ˆın cazul de fat¸˘a ele nu au nici un argument.

436

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

String sql = "UPDATE persoane SET nume=? WHERE cod=?"; Statement pstmt = con.prepareStatement(sql); pstmt.setString(1, "Ionescu"); pstmt.setInt(2, 100); pstmt.executeUpdate(); pstmt.setString(1, "Popescu"); pstmt.setInt(2, 200); pstmt.executeUpdate(); sql = "SELECT * from persoane WHERE cod >= ?"; pstmt = con.prepareStatement(sql); pstmt.setInt(1, 100); ResultSet rs = pstmt.executeQuery(); Fiec˘arui tip Java ˆıi corespunde un tip generic SQL. Este responsabilitatea programatorului s˘a se asigure c˘a folose¸ste metoda adecvat˘a de tip setXXX la stabilirea valorii unui parametru de intrare. Lista tuturor tipurilor generice disponibile, numite ¸si tipuri JDBC, este definit˘a de clasa Types, prin constantelor declarate de aceasta. Metoda setObject permite specificarea unor valori pentru parametrii de intrare, atunci cˆand dorim s˘a folosim maparea implicit˘a ˆıntre tipurile Java ¸si cele JDBC sau atunci cˆand dorim s˘a preciz˘am explicit un tip JDBC. pstmt.setObject(1, "Ionescu", Types.CHAR); pstmt.setObject(2, 100, Types.INTEGER); // sau doar pstmt.setObject(2, 100); Folosind metoda setNull putem s˘a atribuim unui parametru de intrare valoare SQL NULL, trebuind ˆıns˘a s˘a specific˘am ¸si tipul de date al coloanei ˆın care vom scrie aceast˘a valoare. Acela¸si lucru poate fi realizat cu metode de tipul setXXX dac˘a argumentul folosit are valoarea null. pstmt.setNull(1, Types.CHAR); pstmt.setInt(2, null); Cu ajutorul metodelor setBytes sau setString avem posibilitatea de a specifica date de orice dimensiuni ca valori pentru anumite articole din baza de date. Exist˘a ˆıns˘a situat¸ii cˆand este de preferat ca datele de mari dimensiuni s˘a fie transferate pe ”buc˘a¸ti” de o anumit˘a dimensiune. Pentru a realiza

15.3. EFECTUAREA DE SECVENT ¸ E SQL

437

acest lucru API-ul JDBC pune la dispozit¸ie metodele setBinaryStream, setAsciiStream ¸si setUnicodeStream care ata¸seaz˘a un flux de intrare pe octet¸i, caractere ASCII, respectiv UNICODE, unui parametru de intrare. Pe m˘asur˘a ce sunt citite date de pe flux, ele vor fi atribuite parametrului. Exemplul de mai jos ilustreaz˘a acest lucru, atribuind coloanei continut cont¸inutul unui anumit fi¸sier: File file = new File("date.txt"); int fileLength = file.length(); InputStream fin = new FileInputStream(file); java.sql.PreparedStatement pstmt = con.prepareStatement( "UPDATE fisiere SET continut = ? WHERE nume = ’date.txt’"); pstmt.setUnicodeStream (1, fin, fileLength); pstmt.executeUpdate(); La execut¸ia secvent¸ei, fluxul de intrare va fi apelat repetat pentru a furniza datele ce vor fi scrise ˆın coloana continut a articolului specificat. Observat¸i c˘a este necesar ˆın˘a s˘a ¸stim dinainte dimensiunea datelor ce vor fi scrise, acest lucru fiind solicitat de unele tipuri de baze de date.

15.3.3

Interfat¸a CallableStatement

Interfat¸a CallableStatement este derivat˘a din PreparedStatement, instant¸ele de acest tip oferind o modalitate de a apela o procedur˘a stocat˘a ˆıntr-o baz˘a de date, ˆıntr-o manier˘a standar pentru toate SGBD-urile. Crearea unui obiect CallableStatement se realizeaz˘a prin metoda prepareCall a clasei Connection: Connection con = DriverManager.getConnection(url); CallableStatement cstmt = con.prepareCall( "{call proceduraStocata(?, ?)}"); Trimiterea parametrilor de intrare se realizeaz˘a ˆıntocmai ca la PreparedStatement, cu metode de tip setXXX. Dac˘a procedura are ¸si parametri de ie¸sire (valori returnate), ace¸stia vor trebui ˆınregistrat¸i cu metoda registerOutParameter ˆınainte de execut¸ia procedurii. Obt¸inerea valorilor rezultate ˆın parametrii de ie¸sie se va face cu metode de tip getXXX. CallableStatement cstmt = con.prepareCall(

438

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

"{call calculMedie(?)}"); cstmt.registerOutParameter(1, java.sql.Types.FLOAT); cstmt.executeQuery(); float medie = cstmt.getDouble(1); Este posibil ca un parametru de intrare s˘a fie ¸si parametru de ie¸sire. In acest caz el trebuie s˘a primeasc˘a o valoare cu setXXX ¸si, de asemenea, va fi ˆınregistrat cu registerOutParameter, tipurile de date specificate trebuind s˘a coincid˘a.

15.3.4

Obt¸inerea ¸si prelucrarea rezultatelor

15.3.5

Interfat¸a ResultSet

In urma execut¸ie unei interog˘ari SQL rezultatul va fi reprezentat printr-un obiect de tip ResultSet, ce va cont¸ine toate liniile ce satisfac condit¸iile impuse de comanda SQL. Forma general˘a a unui ResultSet este tabelar˘a, avˆand un num˘ar de coloane ¸si de linii, funct¸ie de secvent¸a executat˘a. De asemenea, obiectul va cont¸ine ¸si meta-datele interog˘arii cum ar fi denumirele coloanelor selectate, num˘arul lor, etc. Statement stmt = con.createStatement(); String sql = "SELECT cod, nume FROM persoane"; ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql); Rezultatul interog˘arii de mai sus va fi obiectul rs cu urm˘atoarea structur˘a: cod nume 100 Ionescu 200 Popescu Pentru a extrage informat¸iile din aceast˘a structur˘a va trebui s˘a parcurgem tabelul linie cu linie ¸si din fiecare s˘a extragem valorile de pe coloane. Pentru acest lucru vom folosi metode de tip getXXX, unde XXX este tipul de dat˘a al unei coloane iar argumentul primit indic˘a fie num˘arul de ordine din cadrul tabelului, fie numele acestuia. Coloanele sunt numerotate de la stˆanga la dreapta, ˆıncepˆand cu 1. In general, folosirea indexului coloanei ˆın loc de numele s˘au va fi mai eficient˘a. De asemenea, pentru maxim˘a portabilitate se recomand˘a citirea coloanelor ˆın ordine de la stˆanga la dreapta ¸si fiecare citire s˘a se fac˘a o singur˘a dat˘a.

15.3. EFECTUAREA DE SECVENT ¸ E SQL

439

Un obiect ResultSet folose¸ste un cursor pentru a parcurge articolele rezultate ˆın urma unei interog˘ari. Init¸ial acest cursor este pozit¸ionat ˆınaintea primei linii, fiecare apel al metodei next determinˆand trecerea la urm˘atoarea linie. Deoarece next returneaz˘a false cˆand nu mai sunt linii de adus, uzual va fi folosit˘a o bucl˘a while-loop petru a itera prin articolele tabelului: String sql = "SELECT cod, nume FROM persoane"; ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql); while (rs.next()) { int cod = r.getInt("cod"); String nume = r.getString("nume"); /* echivalent: int cod = r.getInt(1); String nume = r.getString(2); */ System.out.println(cod + ", " + nume); } Implicit, un tabel de tip ResultSet nu poate fi modificat iar cursorul asociat nu se deplaseaz˘a decˆat ˆınainte, linie cu linie. A¸sadar, putem itera prin rezultatul unei interog˘ari o singur˘a dat˘a ¸si numai de la prima la ultima linie. Este ˆıns˘a posibil s˘a cre˘am ResultSet-uri care s˘a permit˘a modificarea sau deplasarea ˆın ambele sensuri. Exemplul urm˘ator va folosi un cursor care este modificabil ¸si nu va reflecta schimb˘arile produse de alt¸i utilizatori dup˘a crearea sa: Statement stmt = con.createStatement( ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE); String sql = "SELECT cod, nume FROM persoane"; ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql); Dac˘a un ResultSet folose¸ste un cursor modificabil ¸si care poate naviga ˆın ambele sensuri, atunci are la dispozit¸ie o serie de metode ce se bazeaz˘a pe acest suport: • absolute - Deplaseaz˘a cursorul la o anumit˘a linie specificat˘a absolut; • updateXXX - Actualizeaz˘a valoarea unei coloane din linia curent˘a, unde XXX este un tip de date.

440

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

• updateRow - Transfer˘a actualiz˘arile f˘acute liniei ˆın baza de date. • moveToInsertRow - deplaseaz˘a cursorul la o linie spceial˘a, numit˘a linie nou˘a, utilizate˘a pentru a introduce noi articole ˆın baza de date. Linia curent˘a anterioar˘a a cursorului va fi memorat˘a pentru a se putea reveni la ea. • insertRow - insereaz˘a articolul din zona linie nou˘ a ˆın baza de date; cursorul trebuie s˘a fie pozit¸ionat le linia nou˘a la execut¸ia acestei operat¸iuni. • moveToCurrentRow - revine la linia curent˘a din tabel. • deleteRow - ¸sterge linia curent˘a din tabel ¸si din baza de date; nu poate fi apelat˘a cˆand cursorul este ˆın modul linie nou˘ a. Nu toate sistemele de gestiune a bazelor de date ofer˘a suport pentru folosirea cursoarelor care pot fi modificate. Pentru a determina dac˘a baza de date permite acest lucru pot fi utilizate metodele supportsPositionedUpdate ¸si supportsPositionedDelete ale clasei DatabaseMetaData. In cazul ˆın care acest lucru este permis, este responsabilitatea driver-ului bazei de date s˘a asigure rezolvarea problemelor legate de actualizarea concurent˘a a unui cursor, astfel ˆıncˆat s˘a nu apar˘a anomalii.

15.3.6

Exemplu simplu

In continuare vom da un exemplul simplu de utilizare a claselor de baz˘a ment¸ionate anterior. Programul va folosi o baz˘a de date MySql, ce cont¸ine un tabel numit persoane, avˆand coloanele: cod, nume ¸si salariu. Scriptul SQL de creare a bazei este: create table persoane(cod integer, nume char(50), salariu double); Aplicat¸ia va goli tabelul cu persoane, dup˘a care va ad˘auga aleator un num˘ar de articole, va efectua afi¸sarea lor ¸si calculul mediei salariilor. Listing 15.1: Exemplu simplu de utilzare JDBC import java . sql .*; public class TestJdbc { public static void main ( String [] args ) {

15.3. EFECTUAREA DE SECVENT ¸ E SQL

441

String url = " jdbc : mysql :// localhost / test " ; try { Class . forName ( " com . mysql . jdbc . Driver " ) ; } catch ( Cl as sNo tF oun dE x c e p t i o n e ) { System . out . println ( " Eroare incarcare driver !\ n " + e ) ; return ; } try { Connection con = DriverManager . getConnection ( url ) ; // Golim tabelul persoane String sql = " DELETE FROM persoane " ; Statement stmt = con . createStatement () ; stmt . executeUpdate ( sql ) ; // Adaugam un numar de persoane generate aleator // Tabelul persoane are coloanele ( cod , nume , salariu ) int n = 10; sql = " INSERT INTO persoane VALUES (? , ? , ?) " ; PreparedStatement pstmt = con . prepareStatement ( sql ) ; for ( int i =0; i < n ; i ++) { int cod = i ; String nume = " Persoana " + i ; double salariu = 100 + Math . round ( Math . random () * 900) ; // salariul va fi intre 100 si 1000 pstmt . setInt (1 , cod ) ; pstmt . setString (2 , nume ) ; pstmt . setDouble (3 , salariu ) ; pstmt . executeUpdate () ; } // Afisam persoanele ordonate dupa salariu sql = " SELECT * FROM persoane ORDER BY salariu " ; ResultSet rs = stmt . executeQuery ( sql ) ; while ( rs . next () ) System . out . println ( rs . getInt ( " cod " ) + " , " + rs . getString ( " nume " ) + " , " + rs . getDouble ( " salariu " ) ) ;

// Calculam salariul mediu sql = " SELECT avg ( salariu ) FROM persoane " ; rs = stmt . executeQuery ( sql ) ; rs . next () ;

442

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE System . out . println ( " Media : " + rs . getDouble (1) ) ; // Inchidem conexiunea con . close () ; } catch ( SQLException e ) { e . printStackTrace () ; }

} }

15.4

Lucrul cu meta-date

15.4.1

Interfat¸a DatabaseMetaData

Dup˘a realizarea unui conexiuni la o baz˘a de date, putem apela metoda getMetaData pentru a afla diverse informat¸ii legate de baza respectiv˘a, a¸sa numitele meta-date (”date despre date”); Ca rezult al apelului metodei, vom obt¸ine un obiect de tip DatabaseMetaData ce ofer˘a metode pentru determinarea tabelelor, procedurilor stocate, capabilit˘a¸tilor conexiunii, gramaticii SQL suportate, etc. ale bazei de date. Programul urm˘ator afi¸seaz˘a numele tuturor tabelelor dintr-o baz˘a de dat ˆınregistrat˘a ˆın ODBC. Listing 15.2: Folosirea interfet¸ei DatabaseMetaData import java . sql .*; public class TestMetaData { public static void main ( String [] args ) { String url = " jdbc : odbc : test " ; try { Class . forName ( " sun . jdbc . odbc . JdbcOdbcDriver " ) ; } catch ( Cl as sNo t F o u n d E x c e p t i o n e ) { System . out . println ( " Eroare incarcare driver !\ n " + e ) ; return ; } try { Connection con = DriverManager . getConnection ( url ) ; DatabaseMetaData dbmd = con . getMetaData () ; ResultSet rs = dbmd . getTables ( null , null , null , null ) ;

15.4. LUCRUL CU META-DATE

443

while ( rs . next () ) System . out . println ( rs . getString ( " TABLE_NAME " ) ) ; con . close () ; } catch ( SQLException e ) { e . printStackTrace () ; } } }

15.4.2

Interfat¸a ResultSetMetaData

Meta-datele unui ResultSet reprezint˘a informat¸iile despre rezultatul cont¸inut ˆın acel obiect cum ar fi num˘arul coloanelor, tipul ¸si denumirile lor, etc. Acestea sunt obt¸inute apelˆand metoda getMetaData pentru ResultSet-ul respectiv, care va returna un obiect de tip ResultSetMetaData ce poate fi apoi folosit pentru extragerea informat¸iilor dorite. ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM tabel"); ResultSetMetaData rsmd = rs.getMetaData(); // Aflam numarul de coloane int n = rsmd.getColumnCount(); // Aflam numele coloanelor Sring nume[] = new String[n+1]; for(int i=1; i<=n; i++) nume[i] = rsmd.getColumnName(i);

444

CAPITOLUL 15. LUCRUL CU BAZE DE DATE

Capitolul 16 Lucrul dinamic cu clase 16.1

Inc˘ arcarea claselor ˆın memorie

Dup˘a cum ¸stim execut¸ia unei aplicat¸ii Java este realizat˘a de c˘atre ma¸sina virtual˘a Java (JVM), aceasta fiind responsabil˘a cu interpretarea codului de octet¸i rezultat ˆın urma compil˘arii. Spre deosebire de alte limbaje de programare cum ar fi C sau C++, un program Java compilat nu este descris de un fi¸sier executabil ci de o mult¸ime de fi¸siere cu extensia .class corespunz˘atoare fiec˘arei clase a programului. In plus, aceste clase nu sunt ˆın˘arcate toate ˆın memorie la pornirea aplicat¸iei, ci sunt ˆın˘arcate pe parcursul execut¸ie acesteia atunci cˆand este nevoie de ele, momentul efectiv ˆın care se realizeaz˘a acest lucru depinzˆand de implementarea ma¸sinii virtuale. Ciclul de viat¸˘a al unei clase are a¸sadar urm˘atoarele etape: 1. Inc˘arcarea - Este procesul reg˘asirii reprezent˘arii binare a unei clase (fi¸sierul .class) pe baza numelui complet al acestuia ¸si ˆınc˘arcarea acesteia ˆın memorie. In urma acestui proces, va fi instant¸iat un obiect de tip java.lang.Class, corespunz˘ator clasei respective. Operat¸iunea de ˆınc˘arcare a unei clase este realizat˘a la un moment ce precede prima utilizare efectiv˘a a sa. 2. Editarea de leg˘aturi - Specific˘a incorporarea noului tip de date ˆın JVM pentru a putea fi utlizat. 3. Init¸ializarea - Const˘a ˆın execut¸ia blocurilor statice de init¸ializare ¸si init¸ializarea variabilelor de clas˘a. 445

446

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE

4. Desc˘arcarea - Atunci cˆand nu mai exist˘a nici o referint¸˘a de tipul clasei respective, obiectul de tip Class creat va fi marcat pentru a fi eliminat din memorie de c˘atre garbage collector. Inc˘arcarea claselor unei aplicat¸ii Java ˆın memorie este realizat˘a prin intermediul unor obiecte pe care le vom numi generic class loader. Acestea sunt de dou˘a tipuri: 1. Class loader-ul primordial (eng. bootstrap) - Reprezint˘a o parte integrant˘a a ma¸sinii virtuale, fiind responsabil cu ˆınc˘arcarea claselor standard din distribut¸ia Java. 2. Class loader-e proprii - Acestea nu fac parte intrinsec˘a din JVM ¸si sunt instant¸e ale clasei java.lang.ClassLoader. Aceasta este o clas˘a abstract˘a, tipul efectiv al obiectului fiind a¸sadar derivat din aceasta. Dup˘a cum vom vedea, la execut¸ia unui program Java vor fi create implicit dou˘a obiecte de tip ClassLoader pentru ˆınc˘arcarea ˆın memorei a claselor proprii ale aplicat¸iei. Exist˘a ˆıns˘a posibilitarea de a crea noi tipuri derivate din ClassLoader specializate pentru ˆınc˘arcarea claselor conform unor specificat¸ii anume care s˘a realizeze diverse optimiz˘ari. Astfel, ˆınc˘arcarea unei clase poate determina ˆınc˘arcarea unor altor clase care sigur vor fi folosite ˆımpreun˘a cu prima, sau a unor resurse ce sunt necesare funct¸ion˘arii acesteia, etc.

Incepˆand cu versiunea 1.2 de Java, a fost introdus un model de tip delegat, ˆın care class loader-ele sunt dispuse ierarhic ˆıntr-un arbore, r˘ad˘acina acestuia fiind class loader-ul primordial. Fiecare instant¸a de tip ClassLoader va avea a¸sadar un p˘arinte (evident, mai put¸in r˘ad˘acina), acesta fiind specificat la crearea sa. In momentul cˆand este solicitat˘a ˆınc˘arcarea unei clase, un classloader poate delega ˆın primul rˆand operat¸iunea de ˆınc˘arcare p˘arintelui s˘au care va delega la rˆandul s˘au cererea mai departe pˆan˘a la class loader-ul primordial sau pˆan˘a unul din ace¸stia reu¸se¸ste s˘a o ˆıncarce. Abia ˆın cazul ˆın care nici unul din ace¸stia nu a reu¸sit, va ˆıncerca s˘a execute operat¸iunea de ˆınc˘arcare a clasei. Dac˘a nici ea nu va reu¸si, va fi aruncat˘a o except¸ie de tipul ClassNotFoundException. De¸si acest comportament nu este obligatoriu, ˆın multe situat¸ii el este de preferat, pentru a minimiza ˆınc˘arcarea aceleia¸si clase de mai multe ori, folosind class loader-e diferite.

˘ 16.1. INCARCAREA CLASELOR ˆIN MEMORIE

447

Implicit, Java 2 JVM ofer˘a trei class loader-e, unul primordial ¸si dou˘a proprii, cunoscute sub numele de: • Boostrap Class Loader - Class loader-ul primordial. Acesta este responsabil cu ˆınc˘arcarea claselor din distribut¸ia Java standard (cele din pachetele java.*, javax.*, etc.). • Extension Class Loader - Utilizat pentru ˆınc˘arcarea claselor din directoarele extensiilor JRE. • System Class Loader - Acesta este responsabil cu ˆınc˘arcarea claselor proprii aplicat¸iilor Java (cele din CLASSPATH). Tipul acestuia este java.lang.URLClassLoader.

Intrucˆat tipurile de date Java pot fi ˆınc˘arcate folosind diverse instant¸e de tip ClassLoader, fiecare obiect Class va ret¸ine class loader-ul care a fost folosit pentru ˆınc˘arcare, acesta putˆand fi obt¸inut cu metoda getClassLoader.

Inc˘arcarea dinamic˘a a unei clase ˆın memorie se refer˘a la faptul c˘a nu cunoast¸em tipul acesteia decˆat la execut¸ia preogramului, moment ˆın care putem solicita ˆınc˘arcarea sa, specificˆand numele s˘au complet prin intermediul unui ¸sir de caractere. Acest lucru poate fi realizat prin mai multe modalit˘a¸ti, cele mai comune metode fiind:

448

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE

• loadClass apelat˘a pentru un obiect de tip ClassLoader

ClassLoader loader = new MyClassLoader(); loader.loadClass("NumeCompletClasa"); • Class.forName Aceast˘a metoda va ˆınc˘arca respectiva clas˘a folosind class loader-ul obiectului curent (care o apeleaz˘a): Class c = Class.forName("NumeCompletClasa"); // echivalent cu ClassLoader loader = this.getClass().getClassLoader(); loader.loadClass("ClasaNecunoscuta"); // Clasele standard pot fi si ele incarcate astfel Class t = Class.forName("java.lang.Thread"); Dac˘a dorim s˘a instant¸iem un obiect dintr-o clas˘a ˆınc˘arcat˘a dinamic putem folosi metoda newInstance, cu condit¸ia s˘a existe constructorul f˘ar˘a argumente pentru clasa respectiv˘a. Dup˘a cum vom vedea ˆın sect¸iunea urm˘atoare, mai exist˘a ¸si alte posibilit˘a¸ti de a instant¸ia astfel de obiecte. Class c = Class.forName("java.awt.Button"); Button b = (Button) c.newInstance();

Folosirea interfet¸elor sau a claselor abstracte ˆımpreun˘a cu ˆınc˘arcarea dinamic˘a a claselor ofer˘a un mecanism extrem de puternic de lucru ˆın Java. Vom detalia acest lucru prin intermediul unui exepmplu. S˘a presupunem c˘a dorim s˘a cre˘am o aplicat¸ie care s˘a genereze aleator un vector de numere dup˘a care s˘a aplice o anumit˘a funct¸ie acestui vector. Numele funct¸iei care trebuie apelat˘a va fi introdus de la tastatur˘a, iar implementarea ei va fi cont¸inut˘a ˆıntr-o clas˘a a directorului curent. Toate funct¸iile vor extinde clasa abstract˘a Funct ¸ie. In felul acesta, aplicat¸ia poate fi extins˘a cu noi funct¸ii f˘ar˘a a schimba codul ei, tot ce trebuie s˘a facem fiind s˘a scriem noi clase care extind Functie ¸si s˘a implement˘am metoda executa. Aceasta va returna 0 dac˘a metoda s-a executat corect, −1 ˆın caz contrar.

˘ 16.1. INCARCAREA CLASELOR ˆIN MEMORIE

449

Listing 16.1: Exemplu de ˆınc˘arcare dinamic˘a a claselor import java . util .*; import java . io .*; public class TestFunctii { public static void main ( String args []) throws IOException { // Generam un vector aleator int n = 10; int v [] = new int [ n ]; Random rand = new Random () ; for ( int i =0; i < n ; i ++) v [ i ] = rand . nextInt (100) ; // Citim numele unei functii BufferedReader stdin = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( System . in ) ) ; String numeFunctie = " " ; while (! numeFunctie . equals ( " gata " ) ) { System . out . print ( " \ nFunctie : " ) ; numeFunctie = stdin . readLine () ; try { // Incarcam clasa Class c = Class . forName ( numeFunctie ) ; // Cream un obiect de tip Functie Functie f = ( Functie ) c . newInstance () ; // Setam vectorul f . setVector ( v ) ; // sau f . v = v ; // Executam functia int ret = f . executa () ; System . out . println ( " \ nCod returnat : " + ret ) ; } catch ( Cl as sNo tF oun d E x c e p t i o n e ) { System . err . println ( " Functie inexistenta ! " ) ; } catch ( In st ant ia tio n E x c e p t i o n e ) { System . err . println ( " Functia nu poate fi instantiata ! "); } catch ( Il le gal Ac ces s E x c e p t i o n e ) { System . err . println ( " Functia nu poate fi accesata ! " ) ;

450

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE } }

} }

Listing 16.2: Clasa abstract˘a ce descrie funct¸ia public abstract class Functie { public int v [] = null ; public void setVector ( int [] v ) { this . v = v ; } public abstract int executa () ; }

Listing 16.3: Un exemplu de funct¸ie import java . util .*; public class Sort extends Functie { public int executa () { if ( v == null ) return -1; Arrays . sort ( v ) ; for ( int i =0; i < v . length ; i ++) System . out . print ( v [ i ] + " " ) ; return 0; } }

Listing 16.4: Alt exemplu de funct¸ie public class Max extends Functie { public int executa () { if ( v == null ) return -1; int max = v [0]; for ( int i =1; i < v . length ; i ++) if ( max < v [ i ]) max = v [ i ]; System . out . print ( max ) ; return 0;

˘ 16.1. INCARCAREA CLASELOR ˆIN MEMORIE

451

} }

Un obiect de tip URLClassLoader ment¸ine o list˘a de adrese URL de unde va ˆıncerca s˘a ˆıncarce ˆın memorie clasa al c˘arei nume ˆıl specific˘am ca argument al metodelor de mai sus. Implicit, la crearea class loader-ului aceast˘a list˘a este completat˘a cu informat¸iile din variabila sistem CLASSPATH sau cu cele specificate prin opt¸iunea -classpath la lansarea aplicat¸iei. Folosind metoda getURLs putem afla aceste adrese, iar cu addURL putem ad˘auga o nou˘a adres˘a de c˘autare a claselor. Bineˆınt¸eles, adresele URL pot specifica ¸si directoare ale sistemului de fi¸siere local. S˘a presupunem c˘a ˆın directorul c:\clase\demo exist˘a clasa cu numele Test, aflat˘a ˆın pachetul demo ¸si dorim s˘a o ˆınc˘arc˘am dinamic ˆın memorie: // Obtinem class loaderul curent URLClassLoader urlLoader = (URLClassLoader) this.getClass().getClassLoader(); // Adaugam directorul sub forma unui URL urlLoader.addURL(new File("c:\\clase").toURL()); // Incarcam clasa urlLoader.loadClass("demo.Test"); Dup˘a ce o clas˘a a fost ˆınc˘arcat˘a folosind un class loader, ea nu va mai putea fi desc˘arcat˘a explicit din memorie. In cazul ˆın care dorim s˘a avem posibilitatea de a o reˆınc˘arca, deoarece a fost modificat˘a ¸si recompilat˘a, trebuie s˘a folosim class-loadere proprii ¸si s˘a instant¸iem noi obiecte de tip ClassLoader, ori de cˆate ori dorim s˘a fort¸˘am reˆınc˘arcarea claselor. Crearea unui class loader propriu se face uzual prin extinderea clasei URLClassLoader, o variant˘a simplist˘a fiind prezentat˘a mai jos: public class MyClassLoader extends URLClassLoader{ public MyClassLoader(URL[] urls){ super(urls); } } Inc˘arcarea claselor folosind clasa nou creat˘a se va face astfel:

452

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE

// La initializare URLClassLoader systemLoader = (URLClassLoader) this.getClass().getClassLoader(); URL[] urls = systemLoader.getURLs(); // Cream class loaderul propriu MyClassLoader myLoader = new MyClassLoader(urls); myLoader.loadClass("Clasa"); ... // Dorim sa reincarcam clasa myLoader.loadClass("Clasa"); // nu functioneaza ! // Cream alt class loader MyClassLoader myLoader = new MyClassLoader(urls); myLoader.loadClass("Clasa"); // reincarca clasa

16.2

Mecanismul reflect˘ arii

Mecanismul prin care o clas˘a, interfat¸˘a sau obiect ”reflect˘a” la momentul execut¸iei structura lor intern˘a se nume¸ste reflectare (eng. reflection), acesta punˆand la dispozit¸ie metode pentru: • Determinarea clasei unui obiect. • Aflarea unor informat¸ii despre o clas˘a (modificatori, superclasa, constructori, metode). • Instant¸ierea unor clase al c˘aror nume este ¸stiut abia la execut¸ie. • Setarea sau aflarea atributelor unui obiect, chiar dac˘a numele acestora este ¸stiut abia la execut¸ie. • Invocarea metodelor unui obiect al c˘aror nume este ¸stiut abia la execut¸ie. • Crearea unor vectori a c˘aror dimensiune ¸si tip nu este ¸stiut decˆat la execut¸ie. Suportul pentru reflectare este inclus ˆın distribut¸ia standard Java, fiind cunoscut sub numele de Reflection API ¸si cont¸ine urm˘atoarele clase:

˘ 16.2. MECANISMUL REFLECTARII

453

• java.lang.Class • java.lang.Object • Clasele din pachetul java.lang.reflect ¸si anume: – Array – Constructor – Field – Method – Modifier

16.2.1

Examinarea claselor ¸si interfet¸elor

Examinarea claselor ¸si interfet¸elor se realizeaz˘a cu metode ale clasei java.lang.Class, un obiect de acest tip putˆand s˘a reprezinte atˆat o clas˘a cˆat ¸si o interfat¸˘a, diferent¸ierea acestora f˘acˆandu-se prin intermediul metodei isInterface. Reflection API pune la dispozit¸ie metode pentru obt¸inerea urm˘atoarelor informat¸ii:

Aflarea instant¸ei Class corespunz˘ator unui anumit obiect sau tip de date: Class c = obiect.getClass(); Class c = java.awt.Button.class; Class c = Class.forName("NumeClasa"); Tipurile primitive sunt descrise ¸si ele de instant¸e de tip Class avˆand forma TipPrimitiv.class: int.class, double.class, etc., diferent¸ierea lor f˘acˆanduse cu ajutorul metodei isPrimitive.

Aflarea numelui unei clase - Se realizeaz˘a cu metoda getName: Class clasa = obiect.getClass(); String nume = clasa.getName();

454

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE

Aflarea modificatorilor unei clase - Se realizeaz˘a cu metoda getModifiers, aceasta returnˆand un num˘ar ˆıntreg ce codific˘a tot¸i modificatorii clasei. Pentru a determina u¸sor prezent¸a unui anumit modificator se folosesc metodele statice ale clasei Modifier isPublic, isAbstract ¸si isFinal: Class clasa = obiect.getClass(); int m = clasa.getModifiers(); String modif = ""; if (Modifier.isPublic(m)) modif += "public "; if (Modifier.isAbstract(m)) modif += "abstract "; if (Modifier.isFinal(m)) modif += "final "; System.out.println(modif + "class" + c.getName());

Aflarea superclasei - Se realizeaz˘a cu metoda getSuperclass ce returneaz˘a o instant¸˘a de tip Class, corespunz˘atoare tipului de date al superclasei sau null pentru clasa Object. Class c = java.awt.Frame.class; Class s = c.getSuperclass(); System.out.println(s); // java.awt.Window Class c = java.awt.Object.class; Class s = c.getSuperclass(); // null

Aflarea interfet¸elor implementate de o clas˘a sau extinse de o interfat¸˘a - Se realizeaz˘a cu metoda getInterfaces, ce returneaz˘a un vector de tip Class[]. public void interfete(Class c) { Class[] interf = c.getInterfaces(); for (int i = 0; i < interf.length; i++) { String nume = interf[i].getName(); System.out.print(nume + " ");

˘ 16.2. MECANISMUL REFLECTARII

455

} } ... interfete(java.util.HashSet.class); // Va afisa interfetele implementate de HashSet: // Cloneable, Collection, Serializable, Set

interfete(java.util.Set); // Va afisa interfetele extinse de Set: // Collection

Aflarea variabilelor membre - Se realizeaz˘a cu una din metodele getFields sau getDeclaredFields, ce returnez˘a un vector de tip Field[], diferent¸a ˆıntre cele dou˘a constˆand ˆın faptul c˘a prima returneaz˘a toate variabilele membre, inclusiv cele mo¸stenite, ˆın timp ce a doua le returnez˘a doar pe cele declarate ˆın cadrul clasei. La rˆandul ei, clasa Field pune la dispozit¸ie metodele getName, getType ¸si getModifiers pentru a obt¸ine numele, tipul, respectiv modificatorii unei variabile membru. Cu ajutorul metodei getField este posibil˘a obt¸inerea unei referint¸e la o variabil˘a mebr˘a cu un anumit nume specificat.

Aflarea constructorilor - Se realizeaz˘a cu metodele getConstructors sau getDeclaredConstructors, ce returneaz˘a un vector de tip Constructor[]. Clasa Constructor pune la dispozit¸ie metodele getName, getParameterTypes, getModifiers, getExceptionTypes pentru a obt¸ine toate informat¸iile legate de respectivul constructor. Cu ajutorul metodei getConstructor este posibil˘a obt¸inerea unei referint¸e la constructor cu o signatur˘a specificat˘a.

Aflarea metodelor - Se realizeaz˘a cu metodele getMethods sau getDeclaredMethods, ce returneaz˘a un vector de tip Method[]. Clasa Method pune la dispozit¸ie metodele getName, getParameterTypes, getModifiers, getExceptionTypes, getReturnType pentru a obt¸ine toate informat¸iile legate

456

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE

de respectiva metod˘a. Cu ajutorul metodei getMethod este posibil˘a obt¸inerea unei referint¸e la o metod˘a cu o signatur˘a specificat˘a.

Aflarea claselor imbricate - Se realizeaz˘a cu metodele getClasses sau getDeclaredClasses, ce returnez˘a un vector de tip Class[].

Aflarea clasei de acoperire - Se realizeaz˘a cu metoda getDeclaringClass. Aceast˘a metod˘a o reg˘asim ¸si ˆın clasele Field, Constructor, Method, pentru acestea returnˆand clasa c˘arei ˆıi apart¸ine variabila, constructorul sau metoda respectiv˘a.

16.2.2

Manipularea obiectelor

Pe lˆang˘a posibilitatea de a examina structura unei anumite clase la momentul execut¸iei, folosind Reflection API avem posibilitatea de a lucra dinamic cu obiecte, bazˆandu-ne pe informat¸ii pe care le obt¸inem abia la execut¸ie.

Crearea obiectelor Dup˘a cum st¸im, crearea obiectelor se realizeaz˘a cu operatorul new urmat de un apel la un constructor al clasei pe care o instant¸iem. In cazul ˆın care numele clasei nu este cunoscut decˆat la momentul execut¸iei nu mai putem folosi aceast˘a metod˘a de instant¸iere. In schimb, avem la dispozit¸ie alte dou˘a variante: • Metoda newInstance din clasa java.lang.Class Aceasta permite instant¸ierea unui obiect folosind constructorul f˘ar˘a argumente al acestuia. Dac˘a nu exist˘a un astfel de constructor sau nu este accesibil vor fi generate except¸ii de tipul InstantiationException, respectiv IllegalAccessException. Class c = Class.forName("NumeClasa"); Object o = c.newInstance(); // Daca stim tipul obiectului

˘ 16.2. MECANISMUL REFLECTARII

457

Class c = java.awt.Point.class; Point p = (Point) c.newInstance(); • Metoda newInstance din clasa Constructor Aceasta permite instant¸ierea unui obiect folosind un anumit constructor, cel pentru care se face apelul. Evident, aceast˘a solut¸ie presupune ˆın primul rˆand obt¸inerea unui obiect de tip Constructor cu o anumit˘a signatur˘a, apoi specificarea argumentelor la apelarea sa. S˘a rescriem exemplul de mai sus, apelˆand constructorul cu dou˘a argumente al clasei Point. Class clasa = java.awt.Point.class; // Obtinem constructorul dorit Class[] signatura = new Class[] {int.class, int.class}; Constructor ctor = clasa.getConstructor(signatura); // Pregatim argumentele // Ele trebuie sa fie de tipul referinta corespunzator Integer x = new Integer(10); Integer y = new Integer(20); Object[] arg = new Object[] {x, y}; // Instantiem Point p = (Point) ctor.newInstance(arg); Except¸ii generate de metoda newInstance sunt: InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException ¸si InvocationTargetException. Metoda getConstructor poate provoca except¸ii de tipul NoSuchMethodException.

Invocarea metodelor Invocarea unei metode al c˘arei nume ˆıl cunoa¸stem abia la momentul execut¸iei se realizeaz˘a cu metoda invoke a clasei Method. Ca ¸si ˆın cazul constructorilor, trebuie s˘a obt¸inem ˆıntˆai o referint¸˘a la metoda cu signatura corespunz˘atoare ¸si apoi s˘a specific˘am argumentele. In plus, mai putem obt¸ine valoarea returnat˘a. S˘a presupunem c˘a dorim s˘a apel˘am metoda contains

458

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE

a clasei Rectangle care determin˘a dac˘a un anumit punct se g˘ase¸ste ˆın interiorul drepunghiului. Metoda contains are mai multe variante, noi o vom apela pe cea care accept˘a un argument de tip Point. Class clasa = java.awt.Rectangle.class; Rectangle obiect = new Rectangle(0, 0, 100, 100); // Obtinem metoda dorita Class[] signatura = new Class[] {Point.class}; Method metoda = clasa.getMethod("contains", signatura); // Pregatim argumentele Point p = new Point(10, 20); Object[] arg = new Object[] {p}; // Apelam metoda metoda.invoke(obiect, arg); Dac˘a num˘arul argumentelor metodei este 0, atunci putem folosi valoarea null ˆın locul vectorilor ce reprezint˘a signatura, respectiv parametri de apelare ai metodei. Except¸iile generate de metoda invoke sunt: IllegalAccessException ¸si InvocationTargetException. Metoda getMethod poate provoca except¸ii de tipul NoSuchMethodException.

Setarea ¸si aflarea variabilelor membre Pentur setarea ¸si aflarea valorilor variabilelor membre sunt folosite metodele set ¸si get ale clasei Field. S˘a presupunem c˘a dorim s˘a set˘am variabila x a unui obiect de tip Point ¸si s˘a obt¸inem valoarea variabilei y a aceluia¸si obiect: Class clasa = java.awt.Point.class; Point obiect = new Point(0, 20); // Obtinem variabilele membre Field x, y; x = clasa.getField("x"); y = clasa.getField("y");

˘ 16.2. MECANISMUL REFLECTARII

459

// Setam valoarea lui x x.set(obiect, new Integer(10)); // Obtinem valoarea lui y Integer val = y.get(obiect); Except¸iile generate de metodele get, set sunt: IllegalAccessException ¸si IllegalArgumentException. Metoda getField poate provoca except¸ii de tipul NoSuchFieldException.

Revenind la exemplul din sect¸iunea anterioar˘a cu apelarea dinamic˘a a unor funct¸ii pentru un vector, s˘a presupunem c˘a exist˘a deja un num˘ar ˆınsemnat de clase care descriu diferite funct¸ii dar acestea nu extind clasa abstract˘a Functie. Din acest motiv, solut¸ia anterioar˘a nu mai este viabil˘a ¸si trebuie s˘a folosim apelarea metodei executa ˆıntr-un mod dinamic. Listing 16.5: Lucru dinamic cu metode ¸si variabile import java . lang . reflect .*; import java . util .*; import java . io .*; public class TestFunctii2 { public static void main ( String args []) throws IOException { // Generam un vector aleator int n = 10; int v [] = new int [ n ]; Random rand = new Random () ; for ( int i =0; i < n ; i ++) v [ i ] = rand . nextInt (100) ; // Citim numele unei functii BufferedReader stdin = new BufferedReader ( new InputStreamReader ( System . in ) ) ; String numeFunctie = " " ; while (! numeFunctie . equals ( " gata " ) ) { System . out . print ( " \ nFunctie : " ) ; numeFunctie = stdin . readLine () ;

460

CAPITOLUL 16. LUCRUL DINAMIC CU CLASE try { // Incarcam clasa Class c = Class . forName ( numeFunctie ) ; // Cream un obiect de tip Functie Object f = c . newInstance () ; // Setam vectorul ( setam direct variabila v ) Field vector = c . getField ( " v " ) ; vector . set (f , v ) ; // Apelam metoda ’ executa ’ // Folosim null pentru ca nu avem argumente Method m = c . getMethod ( " executa " , null ) ; Integer ret = ( Integer ) m . invoke (f , null ) ; System . out . println ( " \ nCod returnat : " + ret ) ; } catch ( Exception e ) { System . err . println ( " Eroare la apelarea functiei ! " ) ; } }

} }

16.2.3

Lucrul dinamic cu vectori

Vectorii sunt reprezentat¸i ca tip de date tot prin intermediul clasei java.lang.Class, diferent¸ierea f˘acˆandu-se prin intermediul metodei isArray. Tipul de date al elementelor din care este format vectorul va fi obt¸inut cu ajutorul metodei getComponentType, ce ˆıntoarce o referint¸˘a de tip Class. Point []vector = new Point[10]; Class c = vector.getClass(); System.out.println(c.getComponentType()); // Va afisa: class java.awt.Point Lucrul dinamic cu obiecte ce reprezint˘a vectori se realizeaz˘a prin intermediul clasei Array. Aceasta cont¸ine o serie de metode statice ce permit: • Crearea de noi vectori: newInstance • Aflarea num˘arului de elemente: getLength

˘ 16.2. MECANISMUL REFLECTARII

461

• Setarea / aflarea elementelor: set, get Exemplul de mai jos creeaz˘a un vector ce cont¸ine numerele ˆıntregi de la 0 la 9: Object a = Array.newInstance(int.class, 10); for (int i=0; i < Array.getLength(a); i++) Array.set(a, i, new Integer(i)); for (int i=0; i < Array.getLength(a); i++) System.out.print(Array.get(a, i) + " ");

---

Related Documents

Curs Practic De Java

December 2019 28

Curs Practic De Limba Engleza

June 2020 10

Practic

December 2019 11

Curs-7-java

May 2020 3

Curs-2-java

May 2020 2

Curs-9-java

May 2020 5

---

More Documents from "Valentin"

Curs Practic De Java

December 2019 28

Patrusev

May 2020 22

Tematica Teze Licenta Rom Fb

June 2020 24

Cuvinte De Invatatura Rafail Noica

April 2020 30

Darul Prorociei-sfantul Lavrentie

April 2020 29

Despre Parintele Arsenie Boca

April 2020 34

Copyright © 2024 PDFCOKE.